Google量子AI称新技术在Willow上将魔法态错误降约40倍

Google Quantum AI 团队在《Science》发表论文，宣布名为魔法态培育（magic state cultivation）的技术已在 Willow 处理器上将错误降低约 40 倍，并产出逻辑保真度达 99.99% 的 T 态。

魔法态是运行有用量子程序所需的一次性资源，每使用一次就会被消耗。Google 引用的估算显示，制造魔法态的成本最高可占量子计算机全部容量的 95%，留给实际计算的空间十分有限。

从蒸馏到培育

此前的标准方案，是物理学家 Sergei Bravyi 与 Alexei Kitaev 在 2004 年提出的魔法态蒸馏。这一方法需要大量只执行这项任务的量子比特工厂。

Google 研究人员在 2024 年提出更廉价的培育路线。论文将这一过程描述得更像过滤器：先把粗糙的魔法态注入芯片中的一小块区域，再运行一连串检查，淘汰所有被检测出缺陷的尝试，让通过检查的状态逐步扩增。

实验结果与通过率

按论文披露的数据，实验中只有约 8% 的尝试通过全部检查，也就是说，为了保留一个干净状态，需要丢弃超过九成的尝试。

这项实验最多使用了 Willow 105 个量子比特中的 54 个。论文同时指出，若要分解 RSA-2048 密钥，所需魔法态的错误率要达到约百亿分之一，比这次实验得到的结果还要干净约百万倍。

与RSA-2048估算的关系

文中还提到，培育技术是 Gidney 在 2025 年估计 RSA-2048 加密可被不到百万个噪声量子比特攻破的支撑因素之一。相比他在 2019 年给出的 2000 万量子比特估计，这一下降了 20 倍。