在Google和微软展示了其量子芯片研究成果之后，亚马逊云计算服务AWS近日也宣布了其量子芯片原型产品"Ocelot"的问世。该芯片的研发旨在测试AWS量子纠错架构的有效性，这种新型的量子纠错方式相比现有方法可以将成本降低高达90%。

Ocelot芯片由位于加州理工学院的AWS量子计算中心团队开发，这标志着建立容错量子计算机进程中的一个重大进展。容错量子计算机的实现，将使我们能够解决现今传统计算无法处理的许多复杂商业和科学问题。不过量子计算机面临一大难题——它们对于环境中微小的变化或噪声极为敏感。无论是振动、热量、手机和Wi-Fi网络的电磁干扰，乃至外太空的宇宙射线和辐射，都可能导致量子位的状态发生偏移，从而干扰量子运算的准确性。当前，为了防止这些干扰，量子计算依赖于量子纠错技术，即通过特殊编码的方式，跨多个量子位传递量子信息，以保护量子信息不受环境影响。但是，考虑到获取准确结果所需的量子位数量，现有的量子纠错方法成本极高。

为解决量子纠错相关问题，AWS采用了全新的架构设计Ocelot，并内置了糾错功能。Ocelot使用的是“猫态量子位元”（cat qubit），这一概念来源于20世纪著名的思想实验“薛定谔的猫”。猫态量子位元能够抑制某些类型的错误，从而降低量子纠错所需的资源。

通过Ocelot的设计，研究人员首次成功将猫态量子位元技术与其他量子纠错组件整合到可规模化制造的硅微型芯片上。这款芯片的面积仅有1平方厘米，表面铺有能构成量子电路的超导材料薄膜，其制作过程借鉴了微电子产业的强大工艺。

Ocelot高品质振荡器由一种名为“钽”（Tantalum）的超导材料制成，AWS的材料科学家们甚至开发出了一种特殊的处理钽材料的方法，目的是在硅微型芯片上提高振荡器的性能。

AWS量子硬件部门负责人Oskar Painter强调，随着近期量子研究的进展，实用的容错量子计算机问世只是时间问题，而Ocelot便是向这个目标迈进的重要一步。在未来，基于Ocelot架构设计的量子芯片将大幅减少纠错资源的需求，使成本降至现行方法的五分之一。这预计将加速实用量子电脑的出现时间，最多可提前5年。

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