可擴(kuò)展通用量子計(jì)算在實(shí)用化道路上邁出關(guān)鍵一步！

(資料圖)

在俞大鵬院士的帶領(lǐng)下，深圳國(guó)際量子研究院的助理研究員徐源課題組與合作者在基于超導(dǎo)量子線(xiàn)路系統(tǒng)的量子糾錯(cuò)領(lǐng)域取得突破性重大實(shí)驗(yàn)進(jìn)展：

延長(zhǎng)了量子信息的存儲(chǔ)時(shí)間，在國(guó)際上首次超越盈虧平衡點(diǎn)。

相關(guān)論文也于今天在線(xiàn)發(fā)表在Nature上。

近些年來(lái)，基于超導(dǎo)量子線(xiàn)路系統(tǒng)的量子信息處理領(lǐng)域研究發(fā)展勢(shì)頭迅猛，不過(guò)相較于經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)體系仍有一大缺點(diǎn)：錯(cuò)誤率太高。

因此，通用量子計(jì)算機(jī)要邁向?qū)嵱没?strong>量子糾錯(cuò)是必須要走的一步。

而俞院士團(tuán)隊(duì)這邊，直接一把實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展。

具體如何？一起來(lái)看看～

首次超越盈虧平衡點(diǎn)

在此之前，得先簡(jiǎn)單了解下量子糾錯(cuò)這個(gè)概念。

它是利用大希爾伯特空間的冗余來(lái)保護(hù)邏輯量子比特免受噪聲的影響。

在俞院士團(tuán)隊(duì)的研究之前，也有傳統(tǒng)的量子糾錯(cuò)方案，不過(guò)它編碼一個(gè)邏輯量子比特需要多個(gè)冗余的物理比特。

這意味著它不但需要巨大的硬件資源開(kāi)銷(xiāo)，而且還會(huì)出現(xiàn)“越糾越錯(cuò)”的局面，并不能真正實(shí)現(xiàn)超越盈虧平衡點(diǎn)。

也就是說(shuō)，量子糾錯(cuò)之后的效果還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到不糾錯(cuò)情況下的最好值，無(wú)法真正產(chǎn)生正的量子糾錯(cuò)增益。

量子糾錯(cuò)過(guò)程示意圖

那俞院士團(tuán)隊(duì)是如何解決這個(gè)問(wèn)題，超越盈虧平衡點(diǎn)的呢？

團(tuán)隊(duì)為了解決傳統(tǒng)方案“越糾越錯(cuò)”的問(wèn)題，利用微波簡(jiǎn)諧振子或玻色模式系統(tǒng)中的無(wú)窮維希爾伯特空間，實(shí)現(xiàn)量子信息的冗余編碼與量子糾錯(cuò)。

這是因?yàn)樵诔瑢?dǎo)量子線(xiàn)路系統(tǒng)中，基于玻色編碼的量子糾錯(cuò)方案具有錯(cuò)誤類(lèi)型簡(jiǎn)單、錯(cuò)誤探測(cè)方便、相干性能好、硬件更高效、反饋控制易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)高相干性能的量子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)低錯(cuò)誤率的錯(cuò)誤癥狀探測(cè)方法，以及改進(jìn)和優(yōu)化量子糾錯(cuò)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)手段，最終在玻色模式中實(shí)現(xiàn)了基于離散變量的二項(xiàng)式編碼的邏輯量子比特。

并且通過(guò)實(shí)時(shí)重復(fù)的量子糾錯(cuò)過(guò)程，延長(zhǎng)了量子信息的存儲(chǔ)時(shí)間。

相關(guān)結(jié)果首次超過(guò)該系統(tǒng)中不糾錯(cuò)情況下的最好值，也就是突破了盈虧平衡點(diǎn)。

量子糾錯(cuò)操作的實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果

本文作者：SIQSE，來(lái)源：量子位，原文標(biāo)題：《通用量子計(jì)算實(shí)用化又進(jìn)一步，俞大鵬團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)領(lǐng)域重大進(jìn)展，首次超越盈虧平衡點(diǎn)｜Nature》

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