魔法态
是什么
却不知道它卡在哪的人
不方便开声音?往下看图文版。
看文字稿
下面是视频旁白的全文。
量子电脑最多九成五的力气,可能要拿来造魔法。这是谷歌引用的一个估算。科学家真管这东西叫魔法态。一台电脑,为什么要花这么大力气,去造魔法?
先看量子电脑最怕什么。它的小零件叫量子比特,特别娇气。一点热、一点震动,就会出错。所以科学家给它配了纠错:好几个比特一起看着同一份信息,谁偏了,马上掰回来。问题是,纠错能盯住的动作不多。
你可以把它想成一台只有整格旋钮的机器。每拧一下,正好转四分之一圈,咔哒一声卡进格子。卡在格子里的东西,偏一点立刻看得出来,纠错就管得住。可只拧整格有个大毛病:这样算出来的东西,普通电脑也能照着算出来。量子电脑就没比它强。
要真比普通电脑强,就得会拧半格,也就是八分之一圈。半格不卡在格子上。拧的时候偏了一点,纠错分不清这是故意的,还是出错了。办法是,干脆不在机器上现拧。
先在旁边单独拧好一个半格的零件,检查合格,再把它装进去。装进去,就等于替机器拧了那半格。这个提前拧好的零件,就是魔法态。它其实就是一个量子比特,被转到八分之一圈那个角度。叫它魔法,是因为有了它,只会拧整格的机器,什么都算得了。
麻烦在后头:装一次,就用掉一个。一道有用的大题,要用掉多到数不清的魔法态。而且在旁边拧的时候,也会拧歪。老办法叫蒸馏:拿十五个拧得不太准的,一起过一道检查。过了,炼出一个准得多的;没过,整批扔掉。
这么一层层炼下去,造魔法态的车间,就占了机器的一大半。今年十月,谷歌在《科学》杂志上,发表了一个新办法,叫培育。不再拿十五个去炼一个,而是一个零件边拧边查,一不对就扔掉重来。
留下来的零件,错误少了大约四十倍,一万次里只错一次左右。不过这还是小芯片上的试验,离好用的量子电脑,还很远。以后的量子电脑,魔法车间会越做越小,还是一直占掉一大半?现在没人知道。你站哪一边?
一个提前拧好的零件
魔法态,就是在量子电脑旁边单独拧好「半格」、检查合格、再装进去的一个零件。
谷歌引用过一个估算:将来的量子电脑,最多可能要把九成五的力气花在造它上面。
只会拧整格的机器
量子电脑的小零件叫量子比特,一点热、一点震动就出错。所以要配纠错:好几个比特一起看着同一份信息,谁偏了马上掰回来。
麻烦是纠错只管得住少数几种动作。把它们想成一个旋钮,每拧一下正好四分之一圈,咔哒卡进格子。卡在格子里,偏一点立刻看得出来。
这一步难操作,真名叫「T 门」。整格那几种动作,科学家叫「Clifford 操作」。
不在机器上现拧
这个零件就是魔法态。它其实就是一个量子比特,被转到八分之一圈那个角度。叫它魔法,是因为有了它,只会拧整格的机器什么都算得了。
「装进去」真正的做法叫门传送:用几步整格操作加一次测量,把零件里那半格「搬」到要算的比特上。
为什么要花九成五的力气
魔法态装一次就用掉一个,不能拆下来再用。一道有用的大题,要用掉多到数不清的魔法态。
而且在旁边拧的时候也会拧歪。老办法叫蒸馏:拿十五个不太准的一起过一道检查,过了炼出一个准得多的,没过整批扔掉。一层层炼下去,造魔法态的车间就占了机器一大半。
谷歌这回换了个炼法
2026 年 10 月,谷歌在《科学》杂志上发表了「培育」:不拿十五个炼一个,而是一个零件边拧边查,一不对就扔掉重来。
在谷歌的 Willow 芯片上,留下来的零件错误少了大约四十倍,一万次里只错一次左右。
这还是小芯片上的试验,离好用的量子电脑还很远。
不是算,
是先把半格拧准
小测验
量子电脑为什么要先造魔法态?
机器只会拧整格;魔法态是在旁边提前拧好的半格零件,装进去就替机器拧了那半格。