法國量子計算初創公司 Alice & Bob 最近在量子比特穩定性方面取得了重大突破，這一進展可能會顛覆可擴展量子計算機的發展路徑。該公司在星期四宣布，他們的貓量子比特（cat qubits）能夠抵抗量子計算機中主要的錯誤之一——比特翻轉（bit-flip），持續時間超過一小時。這一成就顯著優於2024年在 Alice & Bob 的 Boson 4 芯片上創下的 430 秒（約七分鐘）的先前紀錄。量子計算機對錯誤極為敏感，而比特翻轉是兩種主要的錯誤類型之一，它們會破壞計算過程。通過將比特翻轉的壽命延長至超過一小時，Alice & Bob 實際上消除了建造實用容錯機器的一個重要障礙。
這一突破是在 Alice & Bob 最新的量子比特設計——Galvanic Cat 上實現的，該設計也為他們的12貓量子比特芯片 Helium 2 提供了支持。Alice & Bob 的首席技術官兼聯合創始人 Raphael Lescanne 表示：「每年推動我們貓量子比特的穩定性，讓我們對實現我們的計劃充滿信心。」他補充道：「比特翻轉的壽命並不是唯一重要的指標，但對於貓量子比特來說，它們是基礎性的重要參數。前路依然漫長，但我們正在迅速前進。」該團隊在軟件優化、實驗技術和先進工程方面的改進，使得比特翻轉時間遠超過以往的水平。
有趣的是，所達到的壽命現在已超過宇宙射線影響的典型時間尺度，這表明貓量子比特對此類事件具有某種程度的不敏感性。在平均光子數為 11 的情況下，研究人員測量的比特翻轉時間在 95% 的置信區間內範圍為 33 至 60 分鐘。研究團隊還成功地在貓量子比特上執行了一個 Z 門操作，精確度達到 94.2%，所需時間為 26.5 微秒，這是錯誤修正的重要步驟。
通過幾乎消除兩種主要錯誤類型之一，Alice & Bob 的貓量子比特使得更有效的錯誤修正碼成為可能，這些碼所需的物理量子比特大大減少。如果在閘操作期間能夠保持比特翻轉的保護，則大型量子計算機所需的硬件可以減少多達 200 倍。該公司表示：「這是邁向早期容錯量子計算的一個重大步驟，我們的 2030 年路線圖目標是達到 100 個邏輯量子比特。」
這一目標要求在兩比特閘操作期間達到 13 分鐘的比特翻轉壽命，新的結果大幅超過了這一要求。其他公司的超導量子比特通常僅能實現 25 毫秒的比特翻轉時間，而 Alice & Bob 的紀錄則長達一百萬倍以上。這一穩定性的大幅提升可能使量子設備在材料科學、密碼學及其他應用領域變得更加可靠且實用。該公司現在計劃進一步評估這些貓量子比特在兩比特閘下的性能，這是構建功能性量子計算機的關鍵要求。
