智东西（公众号：zhidxcom）

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

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计较芯片 Ocelot，该芯片可镌汰超 9 成的量子缺欠矫正所需老本，有助于作念出更小、更可靠且老本更低的量子计较机，从而加速践诺量子计较应用着实立。

Ocelot 由加州理工学院 AWS 量子计较中心的团队确立，现已在 AWS 的量子计较管事平台 Amazon Braket 上灵通使用。其罗致了一种全新的架构策动，从泉源内置了缺欠矫正机制，并引入了"猫量子比特"（cat qubit）技艺。其中，"猫量子比特"这一称号取自经典的薛定谔猫念念想实验。该技艺八成从骨子上羁系某些罅隙，以大幅减少已毕量子缺欠矫正所需的资源。

AWS 的征询东说念主员初次将猫量子比特技艺与其他量子缺欠矫正组件，整合到一枚可诈欺微电子工艺大范围坐褥的微芯片上，即 Ocelot。与昔日的姿色比拟，Ocelot 可将已毕量子缺欠矫正的老本镌汰不啻 90%。这记号着 AWS 在构建实用容错量子计较机方面得回了一项紧要冲破。

Ocelot 是一款原型量子计较芯片，其中"原型"是指该芯片处于测试和研发阶段，旨在测试 AWS 量子缺欠矫正架构的灵验性。

Ocelot 原型量子计较芯片的中枢技艺和元件如下：

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 普通厘米，两者通过电气荟萃叠加成一块芯片堆；

2、名义结构：每枚芯片名义笼罩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 个用于认知数据量子比特的"缓冲电路"（buffer circuits），以及 4 个用于检测数据量子比特罅隙的额外量子比特；

4、猫量子比特：猫量子比特用于存储计较中使用的量子态，其责任依赖于一种称为漂泊器（oscillator）的组件，后者会产生具有认知时序的重叠电信号；

5、漂泊器材料：Ocelot 的漂泊器由一种名为钽（Tantalum）的超导材料薄膜制造，通过 AWS 自研技艺处理后可大幅培育漂泊器性能。

其中，猫量子比特利器具有细目振幅和相位的肖似经典气象的量子叠加来编码一个量子比特的信息。在 Peter Shor 于 1995 年发表其首创性论文后不久，有征询东说念主员便启动征询基于猫量子比特的替代纠错决策。

猫量子比特的一大上风在于其自然对比特翻转（bit-flip）罅隙具有保护作用。比特翻转指的是一个比特的气象从 0 罅隙地变为 1裸舞 推特，或者从 1 罅隙地变为 0，这种罅隙频繁由硬件故障、噪声、打扰或其他外部成分引起。通过加多漂泊器中的光子数目，不错使比特翻转罅隙率呈指数级镌汰。

这意味着，与加多量子比特数目比拟，征询东说念主员不错浅易地加多漂泊器的能量，从而大幅培育纠错效用。

昔日十年中，好多首创性实验体现出猫量子比特的后劲。但是，这些实验大多都集于单个猫量子比特的演示，尚未贬责猫量子比特能否集成到可彭胀架构中的问题。而 AWS 的 Ocelot 完成了猫量子比特和可彭胀架构的会通。

在 AWS 量子硬件附近 Oskar Painter 看来，量子计较机现时最大的问题不仅在于构建更多的量子比特，而在于让它们八成认知可靠地责任。

量子计较机濒临的最大挑战之一，是它们频繁对环境中极轻细的变化，别名"噪声"（noise）特地明锐。振动、热量、来自手机和 WiFi 蚁集的电磁打扰，亦或是寰球射线和来自外天际的放射，都可能使量子比特偏离其量子态，从而激勉计较罅隙。这也使得制造八成实践大范围、可靠且无缺欠计较的量子计较机变得极为艰巨。

恰是为了贬责这一问题，量子计较机鸿沟生息出了量子缺欠矫正技艺。该技艺通过在多个量子比特之间罗致特殊的编码口头，以"逻辑量子比特"（logical qubit）的神情来保护量子信息免受环境打扰，同期还能在罅隙发生时进一步检测和矫正。

不外，由于已毕准确计较所需的量子比特数目普遍，现存的量子缺欠矫正姿色老本极高。

Painter 说说念："咱们不雅察了他东说念主若何处理量子缺欠矫正，并决定走一条不同的说念路。" AWS 莫得罗致现存架构后再试图添加缺欠矫正的口头，而是将量子缺欠矫正算作首要探讨条目，来选拔其量子比特和架构。Painter 慑服，若是要坐褥出实用的量子计较机，量子缺欠矫正必须放在首位。

此外，据 Painter 的团队臆测，将 Ocelot 量子计较芯片彭胀为一台"八成对社会产生变革性影响的纯熟量子计较机"，所需资源仅为模范量子缺欠矫正姿色的特地之一。这一老本的大幅镌汰，中出是什么意思成绩于 AWS 的多项技艺冲破。

基于超导量子电路，Ocelot 在以下 3 个大方面得回了紧要的技艺冲破：

1、初次已毕了用于玻色子纠错（bosonic error correction）的可彭胀架构，卓绝了传统量子比特决策在镌汰纠错支出方面的局限，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姿色，猫量子比特恰是玻色子纠错的一种紧迫已毕口头；

2、初次已毕了噪声偏置门（noise-biased gate），这是解锁构建具有硬件高效性且可彭胀、具有买卖应用出路的量子计较机所必需的要津技艺，其通过策动特殊的量子门操作，使得噪声主要发达为一种类型的罅隙（如相位翻转），而不是立时的多种罅隙类型，从而让偏置噪声更容易被纠错码检测和矫正；

3、已毕了超导量子比特（superconducting qubit）的伊始进性能，其比特翻转（bit-flip）时辰不到 1 秒，同期相位翻转（phase-flip）时辰约为 20 微秒。

日前，Ocelot 过火量子纠错性能的测量适度，以及联系征询恶果已在国外科学顶刊 Nature 上发表。

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

征询诠释中提到，Ocelot 诈欺芯片级集成的猫量子比特，构建了一种可彭胀且硬件高效的量子纠错架构。这种决策有 3 大上风：

1、在物理量子比特层面，比特翻转罅隙得到了指数级羁系；

2、罗致了重叠码（repetition code）来矫正相位翻转罅隙，这亦然最浅易的经典纠错码，其通过屡次重还原始信息来已毕纠错；

3、其通过在每个猫量子比特与赞成跨谐漂泊（transmon）量子比特之间已毕高度噪声偏置的受控非门（noise-biased controlled-NOT gates，其中 controlled-NOT 简称 C-NOT），已毕了在保握猫量子比特对比特翻转保护的同期，进行相位翻转罅隙检测。

针对噪声偏置的专用码，如 Ocelot 中使用的重叠码，八成显赫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罅隙率临近的老例名义码姿色比拟，Ocelot 的彭胀有望将量子纠错老本镌汰 9 成。

Painter 以为，跟着量子征询的最新进展，践诺可用的容错量子计较机何时能应用于现实世界，已不再是"是否"的问题，而是"何时"的问题，Ocelot 则是这一程度中的紧迫一步。

他评释说念，异日，基于 Ocelot 架构构建的量子芯片，由于大幅减少了缺欠矫正所需的资源，其老本可能仅为现存姿色的五分之一。具体来说，AWS 慑服这将使其确立出实用量子计较机的时辰点，至多会提前 5 年。

AWS 方面披露将链接投资于量子征询并不休改进其姿色，并正在确立新一代 Ocelot，将借助组件性能培育和重叠码距离的加多，来使逻辑罅隙率按预期指数级下落。Painter 说："咱们才刚刚起步，异日还将经验多个彭胀阶段。这是一个极其艰巨的挑战，咱们需要握续干预基础征询，同期与学术界的紧迫恶果保握量度，并不休学习。"

结语：量子计较鸿沟独家技艺暴露，材料和架构立异

AWS 和微软都在本月公布了各从容量子计较鸿沟的最新恶果，鼓舞了实用量子计较技艺的发展，举例加速药物发现与确立、新材料的坐褥，以及在金融阛阓上更精确地展望风险和制定投资计策等。

落地量子计较的践诺应用需要依赖领出奇十亿个量子门（量子计较机的基本运算单位）的复杂量子算法。而现在的量子计较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，两家此轮采用的技艺道路各有千秋，AWS 主攻架构，微软则主攻材料。AWS 的 Ocelot 立异了猫量子比特的芯片级集成架构，以镌汰量子计较机的罅隙率；而微软的 Majorana 1 通过应用"拓扑导体"（topoconductor）这种全新材料来贬责这一痛点。

起首：AWS、Nature裸舞 推特