Amazon Web Services 宣布推出全新量子運算晶片 Ocelot，跟傳統方法相比，Ocelot 可以將量子糾錯的實現成本降低 90%，甚至提前 5 年加速實用性量子電腦問世。
Ocelot 晶片由設於加州理工學院的 AWS 量子運算中心團隊研發，為建立容錯量子電腦過程中的重要突破，將能解決當今傳統電腦無法處理的重大商業及科學難題。
全新的糾錯機制：貓量子位元
量子電腦當前面臨的最大挑戰之一，就是它們對環境中最微小的變化，或者稱之為「雜訊」極為敏感，任何震動、熱能、來自手機和 Wi-Fi 網路的電磁干擾，甚至是外太空的宇宙射線和輻射，皆可能使量子位元於運算時脫離量子態，導致正在執行的任務出現錯誤。
為了解決上述問題，量子電腦必須依靠量子糾錯，即使用跨多個量子位元的量子資訊所帶有的特殊編碼，保護量子資訊不受環境影響，並且讓系統能夠即時偵測並修正錯誤；然而，考慮到獲得準確結果所需的量子位元數量過多，使過去的量子糾錯方法成本提高，令許多開發者望之卻步。
對此，AWS 研究人員成功開發出了 Ocelot 晶片，若跟先前的量子糾錯方式相比，得利於架構上的嶄新設計，Ocelot 晶片讓量子運算的整體糾錯成本降低 90%，並且內建名為「貓量子位元」（cat qubit）的糾錯機制。
可規模化量產的微型量子晶片
AWS 指出，所謂「貓量子位元」以著名的「薛丁格的貓」思想實驗命名，能夠主動抑制某些形式的錯誤，進而減少量子糾錯所需的資源。
技術規格上，Ocelot 由兩塊高密度集成的微晶片所組成，每塊晶片尺寸只有 1 平方公分，並且以電連接晶片堆疊的形式，一個接一個地結合在一起，同時每塊微晶片的表面，皆有薄層超導材料以構成量子電路元件。
Ocelot 晶片核心擁有 14 個組件，包含 5 個資料量子位元（貓量子位元）、5 個用於穩定資料量子位元的「緩衝電路」，以及 4 個用於檢測錯誤的附加量子位元。
此外，Ocelot 晶片的誕生也代表 AWS 研究人員，首次成功將貓量子位元技術，以及其他量子糾錯組件，整合到可量產製造的微型晶片上，整個過程就類似於微電子產業的製程進化。
實用量子電腦普及「只是早晚問題」
AWS 量子硬體部門主管 Oskar Painter 表明，隨著近期量子研究的進展，實用容錯量子電腦的問世，已經成為了「何時」的問題，現在推出的 Ocelot 晶片便是邁向該目標的重要一步。
Oskar Painter 說，AWS 沒有選擇在現有的架構中，嘗試加入糾錯功能，反而是以量子糾錯為首要需求打造全新架構；畢竟 AWS 認為，如果團隊要製造足夠實用的量子電腦，那就該把量子糾錯的能力放在首位。
從歷史經驗來看，運算領域每次的重大進步，通常都是透過從根本重新思考硬體組件而取得，因為這麼做才會對成本、性能甚至新技術的普及出現重大影響。
加速人類世界的科技進程
舉例來說，當電晶體取代真空管時，電腦革命才真正開始，並使得房間大小的電腦，可以縮小成如今緊湊、功能更強大、更可靠、成本更低的筆記型電腦。
Oskar Painter 說，Ocelot 量子晶片史運算所需的糾錯資源大幅減少，加速實用量子電腦問世最多提前 5 年，未來人類將可以建造更小、更可靠、成本更低的量子電腦，加速量子運算於現實世界中的應用進程。
未來低成本且普及化的量子電腦，將可以讓專業人士獲得極大幫助，例如加速研究、開發出全新藥物，或者是更準確地預測金融市場風險和投資策略等。
免費報名 3/17-3/21【NVIDIA GTC 2025】AI 大會
📢 活動辦法：成功報名 NVIDIA GTC 2025 並於 3/17-3/21 觀看任一場 GTC 線上演講，私訊 TechOrange 粉絲專頁提供報名時的註冊名稱、公司與信箱，即可抽 NVIDIA® GeForce RTX™ 4080 SUPER 顯卡！
【推薦閱讀】
◆ 全球第一個量子 AI 模型誕生！ SECQAI 發表 QLLM 將進入 Beta 測試
＊本文開放合作夥伴轉載，資料來源：Amazon。首圖來源：AWS
