智东西（公众号：zhidxcom）

继谷歌、IBM、英特尔、微软等科技大厂之后，AWS 也有自研的量子缱绻芯片了。

智东西 2 月 28 日报说念，AWS（亚马逊云科技）昨夜发布了其首款量子缱绻芯片 Ocelot，该芯片可裁减超 9 成的量子短处校正所需资本，有助于作念出更小、更可靠且资本更低的量子缱绻机，从而加速本质量子缱绻应用的诞生。

Ocelot 由加州理工学院 AWS 量子缱绻中心的团队诞生，现已在 AWS 的量子缱绻劳动平台 Amazon Braket 上敞开使用。其选择了一种全新的架构想象，从源流内置了短处校正机制，并引入了"猫量子比特"（cat qubit）手艺。其中，"猫量子比特"这一称呼取自经典的薛定谔猫想想实验。该手艺简略从本质上遏抑某些失实，以大幅减少达成量子短处校正所需的资源。

AWS 的商榷东说念主员初次将猫量子比特手艺与其他量子短处校正组件，整合到一枚可诈欺微电子工艺大边界坐褥的微芯片上，即 Ocelot。与当年的方法比拟，Ocelot 可将达成量子短处校正的资本裁减不啻 90%。这符号着 AWS 在构建实用容错量子缱绻机方面获得了一项要紧随心。

Ocelot 是一款原型量子缱绻芯片，其中"原型"是指该芯片处于测试和研发阶段，旨在测试 AWS 量子短处校正架构的灵验性。

Ocelot 原型量子缱绻芯片的中枢手艺和元件如下：

1、芯片组成：它由两枚集成硅微芯片组成，每枚芯单方面积约 1 平淡厘米，两者通过电气聚会叠加成一块芯片堆；

2、名义结构：每枚芯片名义掩饰有组成量子电路元件的薄层超导材料；

3、中枢组件：Ocelot 芯片由 14 个中枢组件组成，包括 5 个数据量子比特（指猫量子比特）、5 个用于褂讪数据量子比特的"缓冲电路"（buffer circuits），以及 4 个用于检测数据量子比特失实的额外量子比特；

4、猫量子比特：猫量子比特用于存储缱绻中使用的量子态，其职责依赖于一种称为摇荡器（oscillator）的组件，后者会产生具有褂讪时序的类似电信号；

5、摇荡器材料：Ocelot 的摇荡器由一种名为钽（Tantalum）的超导材料薄膜制造，通过 AWS 自研手艺处理后可大幅提高摇荡器性能。

其中，猫量子比特利工具有敬佩振幅和相位的类似经典情景的量子叠加来编码一个量子比特的信息。在 Peter Shor 于 1995 年发表其草创性论文后不久，有商榷东说念主员便启动商榷基于猫量子比特的替代纠错决议。

猫量子比特的一大上风在于其自然对比特翻转（bit-flip）失实具有保护作用。比特翻转指的是一个比特的情景从 0 失实地变为 1，或者从 1 失实地变为 0，这种失实连接由硬件故障、噪声、烦嚣或其他外部身分引起。通过加多摇荡器中的光子数目，不错使比特翻转失实率呈指数级裁减。

这意味着，与加多量子比特数目比拟，商榷东说念主员不错简便地加多摇荡器的能量，从而大幅提高纠错效用。

当年十年中，好多草创性实验体现出猫量子比特的后劲。然则，这些实验大多聚合于单个猫量子比特的演示，尚未惩处猫量子比特能否集成到可扩张架构中的问题。而 AWS 的 Ocelot 完成了猫量子比特和可扩张架构的会通。

在 AWS 量子硬件阁下 Oskar Painter 看来，量子缱绻机刻下最大的问题不仅在于构建更多的量子比特，而在于让它们简略褂讪可靠地职责。

量子缱绻机面对的最大挑战之一，是它们连接对环境中极眇小的变化，笔名"噪声"（noise）颠倒明锐。振动、热量、来自手机和 WiFi 收集的电磁烦嚣，亦或是天地射线和来自外天际的辐照，王人可能使量子比特偏离其量子态，从而激勉缱绻失实。这也使得制造简略实行大边界、可靠且无短处缱绻的量子缱绻机变得极为弯曲。

恰是为了惩处这一问题，量子缱绻机边界繁衍出了量子短处校正手艺。该手艺通过在多个量子比特之间选择特殊的编码边幅，以"逻辑量子比特"（logical qubit）的方法来保护量子信息免受环境烦嚣，同期还能在失实发生时进一步检测和校正。

不外，由于达成准确缱绻所需的量子比特数目广阔，现存的量子短处校正方法资本极高。

Painter 说说念："咱们不雅察了他东说念主若何处理量子短处校正，并决定走一条不同的说念路。" AWS 莫得选择现存架构后再试图添加短处校正的边幅，而是将量子短处校合法作首要洽商条款，来选拔其量子比特和架构。Painter 信托，淌若要坐褥出实用的量子缱绻机，量子短处校正必须放在首位。

此外，据 Painter 的团队估量，将 Ocelot 量子缱绻芯片扩张为一台"简略对社会产生变革性影响的老到量子缱绻机"，所需资源仅为圭臬量子短处校正方法的极端之一。这一资本的大幅裁减，成绩于 AWS 的多项手艺随心。

基于超导量子电路，Ocelot 在以下 3 个大方面获得了要紧的手艺随心：

1、初次达成了用于玻色子纠错（bosonic error correction）的可扩张架构，突出了传统量子比特决议在裁减纠错支拨方面的局限，玻色子纠错是一种诈欺玻色子（如光子）的量子态进行量子信息编码和纠错的方法，猫量子比特恰是玻色子纠错的一种要紧达成边幅；

2、初次达成了噪声偏置门（noise-biased gate），这是解锁构建具有硬件高效性且可扩张、具有交易应用前程的量子缱绻机所必需的要道手艺，其通过想象特殊的量子门操作，使得噪声主要发扬为一种类型的失实（如相位翻转），而不是就地的多种失实类型，从而让偏置噪声更容易被纠错码检测和校正；

3、达成了超导量子比特（superconducting qubit）的起始进性能，其比特翻转（bit-flip）时候不到 1 秒，同期相位翻转（phase-flip）时候约为 20 微秒。

日前，Ocelot 过火量子纠错性能的测量贬抑，以及关联商榷贬抑已在国外科学顶刊 Nature 上发表。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7

商榷叙述中提到，Ocelot 诈欺芯片级集成的猫量子比特，构建了一种可扩张且硬件高效的量子纠错架构。这种决议有 3 大上风：

1、在物理量子比特层面，比特翻转失实得到了指数级遏抑；

2、选择了类似码（repetition code）来校正相位翻转失实，这亦然最简便的经典纠错码，其通过屡次重回复始信息来达成纠错；

3、其通过在每个猫量子比特与赞助跨谐摇荡（transmon）量子比特之间达成高度噪声偏置的受控非门（noise-biased controlled-NOT gates，其中 controlled-NOT 简称 C-NOT），达成了在保合手猫量子比特对比特翻转保护的同期，进行相位翻转失实检测。

针对噪声偏置的专用码，如 Ocelot 中使用的类似码，简略权臣减少所需物理量子比特的数目。同期，亦然在该论文中，AWS 团队发现了与物理量子比特失实率左近的老例名义码方法比拟，Ocelot 的扩张有望将量子纠错资本裁减 9 成。

Painter 觉得，跟着量子商榷的最新进展，本质可用的容错量子缱绻机何时能应用于现实天下，已不再是"是否"的问题，而是"何时"的问题，Ocelot 则是这一程度中的要紧一步。

他诠释说念，改日，基于 Ocelot 架构构建的量子芯片，由于大幅减少了短处校正所需的资源，其资本可能仅为现存方法的五分之一。具体来说，AWS 信托这将使其诞生出实用量子缱绻机的时候点，至多会提前 5 年。

AWS 方面炫夸将连续投资于量子商榷并不断改进其方法，并正在诞生新一代 Ocelot，将借助组件性能提高和类似码距离的加多，来使逻辑失实率按预期指数级下落。Painter 说："咱们才刚刚起步，改日还将资历多个扩张阶段。这是一个极其繁重的挑战，咱们需要合手续插足基础商榷，同期与学术界的要紧贬抑保合手关连，并不断学习。"

结语：量子缱绻边界独家手艺流露，材料和架构鼎新

AWS 和微软王人在本月公布了各寂静量子缱绻边界的最新贬抑，鼓舞了实用量子缱绻手艺的发展，举例加速药物发现与诞生、新材料的坐褥，以及在金融阛阓上更精确地瞻望风险和制定投资战略等。

落地量子缱绻的本质应用需要依赖领荒芜十亿个量子门（量子缱绻机的基本运算单位）的复杂量子算法。而当今的量子缱绻机对环境噪声极其明锐，现存的最好量子硬件最多只可准确运行约一千个量子门。

对此，两家此轮选择的手艺阶梯各有千秋，AWS 主攻架构，微软则主攻材料。AWS 的 Ocelot 鼎新了猫量子比特的芯片级集成架构，以裁减量子缱绻机的失实率；而微软的 Majorana 1 通过应用"拓扑导体"（topoconductor）这种全新材料来惩处这一痛点。

开首：AWS、Nature亚博体育