亞馬遜首款量子晶片 Ocelot 問世，量子糾錯成本降低 90%

繼 Google、微軟先後展現量子晶片研究成果，亞馬遜雲端運算服務（Amazon Web Services，AWS）27 日發表首款量子晶片原型產品「Ocelot」，目的在於測試 AWS 量子糾錯架構的有效性，這與目前的量子糾錯方式相比成本可以降低多達 90%。

Ocelot 由設於加州理工學院的 AWS 量子運算中心團隊研發而成，是建立容錯量子電腦過程中的重大突破，容錯量子電腦將能解決當今傳統電腦無法處理的商業和科學難題。

量子電腦面臨一大挑戰是，它對環境中最微小的變化或雜訊極為敏感，無論振動、熱、來自手機和 Wi-Fi 網路的電磁干擾，甚至來自外太空的宇宙射線和輻射，都有可能使量子位元偏離量子狀態，導致量子運算出錯。為此量子電腦依靠量子糾錯，即是使用跨多個量子位元的量子資訊特殊編碼，保護量子資訊不受環境影響。考量到獲得準確結果所需的量子位元數量，目前量子糾錯方式的成本非常高。

為了解決量子糾錯相關問題，AWS 在 Ocelot（在動物學是指「美洲豹貓」）使用嶄新架構設計，從一開始內建糾錯，並採用貓量子位元（cat qubit）。貓量子位元以著名 20 世紀思想實驗「薛丁格的貓」命名，能夠抑制某些形式的錯誤，進而減少量子糾錯所需資源。

透過 Ocelot 的設計，研究人員首次成功將貓量子位元技術和其他量子糾錯組件整合到可規模化製造的矽微型晶片上，晶片面積僅 1 平方公分，表面有超導材料薄膜構成量子電路元件，這種方式借鑑微電子產業的強大製程。

Ocelot 的高品質振盪器由一種名為「鉭」（Tantalum）的超導材料薄膜製成，AWS 材料科學家開發出一種在矽微型晶片處理鉭的特殊方法，以提高振盪器性能。

「隨著近期量子研究進展，實用容錯量子電腦問世不再是『是否』的問題，而是『何時』的問題，Ocelot 便是邁向這個目標的重要一步。未來以 Ocelot 架構設計的量子晶片，所需的糾錯資源將大幅減少，使成本降至目前方法的五分之一。」AWS 量子硬體部門負責人潘特（Oskar Painter）強調，「我們相信，這將加速實用量子電腦問世，最多可以提前 5 年。」