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日本展示三量子位纠错技术 量子计算有望向“大规模”迈进

2022年9月19日 11:25  极客网  

不久前,日本理化学研究所RIKEN展示了三量子位(3-Qubit)纠错技术,这一技术对量子计算颇为重要,它意味着量子计算机可以向“大规模”迈进了。研究成果发表在《自然》杂志上,它也许能帮助量子计算机走向现实。

目前量子计算机是前沿研究,它有望解决传统计算机无法解决的重要问题。传统计算机使用1或者0二进制,量子计算利用的却是量子物理的叠加态。虽然量子计算机相比传统计算机有很多优势,但它对环境噪音及去相干等非常敏感,因为错码进行了实验探索,在超导量子系统上验证了用超导量子比特实现量子纠错码的可行性。它从本质上就有着不同的设计,要实现精准计算必须纠错。

眼下,选择可以作为最佳“量子位”的系统(或者说是进行量子计算所需的基本单元)是研究人员要面对的挑战。每个系统都有自己的优点和缺点。今天最流行的系统包含了超导电路和离子,它们的优势在于拥有一定的纠错能力,可以在真实世界的应用中得到推广,只是规模有限。

最近硅量子技术开始有了一定的进步,因为它用到了半导体纳米架构,这种方法可以与传统芯片架构相媲美,传统芯片集成了数以十亿计的晶体管,量子计算拥抱半导体技术可以利用现有制造技术获得前进动力。

硅基技术也有一个大缺点,它缺少纠错技术。研究人员之前展示过控制两个量子位的技术,但这一成绩对于纠错来说还不够,纠错至少需要达到三量子位。

日本研究人员展示了三量子位系统完全控制技术,他们是利用执行一个三量子位Toffoli型量子门获得这一突破的。

研究人员Kenta Takeda在论文中说,在量子点中实现量子纠错码这一概念大约10年前就提出了,这不是全新的概念,只是我们的研究人员利用材料、设备、测量技术方面的进步获得突破。接下来要做的就是扩大系统,最好是与那些拥有制造大型硅量子设备能力的半导体产业集团合作。

说到量子纠错,我国科学家也是走在世界前列的。比如,今年3月份的报道称,中国与英国科学家用超导量子比特,对五量子比特纠错码进行了实验探索,在超导量子系统上验证了用超导量子比特实现量子纠错码的可行性。

编 辑:章芳
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