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Google 使用「魔術態培育」將量子錯誤率降低40倍
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重點
Google 的量子人工智能團隊在其 Willow 處理器上展示了一種稱為魔術態培育的技術，將關鍵量子態的錯誤減少了約40倍，並達到了99.99%的保真度。這些成果於2026年10月15日發表在《科學》期刊上，解決了量子計算中長期存在的資源瓶頸問題，但 Google 表示該方法在支持現實應用之前仍需要擴大規模。
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Google 的量子人工智能部門在2026年10月15日宣布，它在其 Willow 量子處理器上展示了一種稱為魔術態培育的技術，與未經培育的態相比，將特定類別量子態的錯誤減少了約40倍，這是根據 Google 官方博客上的帖子。該研究成果於同一天發表在《科學》期刊上。
Google 的公告內容
該實驗產生了所謂的邏輯 T 態——這是某些量子操作所需的「魔術態」類型——邏輯保真度達99.99%，Google 稱這是此類態的記錄。根據公司的博客文章，該論文由包括 Emma Rosenfeld 和 Craig Gidney 在內的 Google 研究人員撰寫。根據《有趣工程》的報導，基礎的培育技術最初是在2024年由 Google 研究人員 Craig Gidney、Noah Shutty 和 Cody Jones 開發的。
魔術態培育的工作原理
根據《有趣工程》對 Google 研究的描述，魔術態是運行超出傳統計算機能力的複雜計算所需的高度精確的量子態，每一個態只能使用一次。培育過程作為一個篩選過程進行：將一個噪聲量子態注入到處理器的一個小區域中，協調測量檢查其中的錯誤，有缺陷的嘗試被丟棄，通過測試的態被擴展用於更大的計算。
根據德國媒體 Blocktrainer 報導的數據，在實驗中大約92%的嘗試被拒絕——這意味著只有大約8%的運行產生了可用的、高保真度的魔術態。根據 Google 的博客文章，Google 的團隊還表示，通過改進處理器控制和開發基於培育過程本身的新基準測試方法，解決了實際的干擾問題，例如實驗室電氣設備的漂移和溫度變化。
為什麼魔術態是瓶頸
根據《有趣工程》的報導並在 Google 自己的博客文章中重複提及，Google 之前估計，製造錯誤修正的魔術態可能會消耗量子計算機總容量的多達95%，使其高效創建成為該領域最嚴重的資源限制之一。降低錯誤率和生成可靠魔術態所需的開銷被認為是構建能夠進行有用的大規模計算的量子計算機的前提條件。
| 指標 | 報告值 | 來源 |
|---|---|---|
| 與未培育態相比的錯誤減少 | ~40倍 | Google 博客；de.investing.com |
| 邏輯 T 態保真度 | 99.99% | Google 博客；有趣工程 |
| 拒絕的嘗試 | ~92% | Blocktrainer |
| 使用的處理器 | Willow | Google 博客；de.investing.com |
| 出版 | 科學，2026年10月15日 | Google 博客；de.investing.com |
它的含義——以及它不代表什麼
Google 的博客文章將該結果描述為對魔術態瓶頸的實用解決方案的首次演示，同時警告該技術仍需在更大規模上證明其有效性，才能支持現實世界的量子應用。該公司沒有提供培育何時可能在全規模、容錯量子計算機中部署的時間表。
我們仍然需要在更大規模上展示魔術態培育，以使其對實際量子計算現實可行。
該公告也吸引了加密貨幣評論員的關注，因為魔術態和 Shor 算法在理論上與破壞某些密碼系統有關。德國媒體 Blocktrainer 報導稱，雖然這一進展原則上可能有助於在未來使 Shor 算法計算更高效，但研究人員仍然遠未能夠實際破壞保護比特幣的 ECDSA 和 Schnorr 簽名方案，該發展反而強調了繼續進行後量子密碼學研究的重要性。
背景
該公告增加了 Google 為其超導 Willow 芯片報告的一系列里程碑，作為其更廣泛的量子糾錯研究計劃的一部分。最新結果特別關注於降低魔術態生產的成本和錯誤率，而不是演示一個完整的、可應用的量子計算機。
常見問題
- 什麼是魔術態培育？
- 根據 Google 的博客文章和《有趣工程》，它是 Google 在其 Willow 處理器上演示的一種技術，通過協調測量篩選出故障的量子態，丟棄錯誤並「增長」少量高度精確的魔術態，這些態是進行高級量子計算所需的。
- Google 減少了多少量子錯誤率？
- 根據 Google 的博客和 de.investing.com，Google 報告對於魔術態與未培育態相比錯誤減少了約40倍，T 態的邏輯保真度達99.99%。
- 這是否意味著量子計算機現在可以破壞比特幣？
- 不。Blocktrainer 報導稱，雖然這一突破原則上可能在未來使某些與密碼學相關的算法更高效，但研究人員仍然遠未能夠破壞比特幣的 ECDSA 和 Schnorr 簽名方案。
- 該方法的當前限制是什麼？
- 根據 Blocktrainer，在實驗中大約92%的生成可用魔術態的嘗試被拒絕，根據 Google 自己的博客文章，Google 表示該技術仍需在更大規模上進行演示，才能支持現實世界的量子應用。
- 研究發表在哪裡？
- 根據 Google 的博客文章和 de.investing.com，結果於2026年10月15日發表在《科學》期刊上。
世界如何講述
- 德文德文媒體報導（Blocktrainer 和 Investing.de）主要從其財務和加密貨幣影響來框架化 Google 的成果，詢問40倍的錯誤率降低對比特幣密碼學意味著什麼，同時強調實際破壞比特幣簽名方案仍然遙遠。
來源
- Google Blog — Bringing the magic: Google breaks open a bottleneck in quantum computing
- Interesting Engineering — Google Willow cuts magic-state errors 40-fold, reaches 99.99% fidelity
- Investing.de — Durchbruch im Quantencomputing: Google senkt Fehlerrate um das 40-Fache
- Blocktrainer — Google gelingt Quanten-Durchbruch: Was bedeutet das jetzt für Bitcoin?
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