量子芯片Ocelot突破性架构解析

量子芯片Ocelot突破性架构解析

今日正式发布首代量子芯片Ocelot，该芯片是某机构首次从零构建的资源高效型量子误差校正硬件实现。基于超导量子电路，Ocelot取得三大技术突破：

• 首次实现可扩展的玻色子误差校正架构，超越传统量子比特降低误差校正开销的方案
• 首次实现噪声偏置门操作，为构建可扩展商用量子计算机奠定硬件基础
• 超导量子比特性能达到业界顶尖水平，比特翻转时间接近1秒，相位翻转时间达20微秒

量子性能差距与误差校正挑战

量子计算机虽具备指数级加速潜力，但当前硬件因环境噪声影响仅能运行约千次量子门操作。量子误差校正通过将逻辑量子比特信息分散至多个物理量子比特进行保护，然而传统表面码方案需要数千物理量子比特支撑单个逻辑量子比特，资源开销巨大。

猫比特：高效误差校正新路径

猫比特利用谐振腔中光子的量子叠加态编码信息，其核心优势在于通过增加光子数量可指数级抑制比特翻转错误。Ocelot芯片集成五个猫数据量子比特，每个谐振腔连接两个辅助量子比特用于相位错误检测，并配备非线性缓冲电路稳定猫比特状态。

可扩展架构实现突破

实验数据显示：

• 比特翻转时间达1秒，超传统超导量子比特寿命千倍
• 仅需4个光子即可维持数十微秒的相位翻转时间
• 距离5的重复码将逻辑误差率降至1.65%/周期

该架构仅需9个量子比特（5数据+4辅助），而同等表面码方案需49个量子比特，资源效率提升超80%。相关技术细节发表于《自然》期刊，后续研究将重点优化组件性能与代码距离，进一步降低逻辑误差率。