可擴展通用量子計算在實用化道路上邁出關鍵一步！

(資料圖)

在俞大鵬院士的帶領下，深圳國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量子線路系統的量子糾錯領域取得突破性重大實驗進展：

延長了量子信息的存儲時間，在國際上首次超越盈虧平衡點。

相關論文也于今天在線發表在Nature上。

近些年來，基于超導量子線路系統的量子信息處理領域研究發展勢頭迅猛，不過相較于經典數字計算機，量子計算機體系仍有一大缺點：錯誤率太高。

因此，通用量子計算機要邁向實用化，量子糾錯是必須要走的一步。

而俞院士團隊這邊，直接一把實現了突破性進展。

具體如何？一起來看看～

首次超越盈虧平衡點

在此之前，得先簡單了解下量子糾錯這個概念。

它是利用大希爾伯特空間的冗余來保護邏輯量子比特免受噪聲的影響。

在俞院士團隊的研究之前，也有傳統的量子糾錯方案，不過它編碼一個邏輯量子比特需要多個冗余的物理比特。

這意味著它不但需要巨大的硬件資源開銷，而且還會出現“越糾越錯”的局面，并不能真正實現超越盈虧平衡點。

也就是說，量子糾錯之后的效果還遠沒有達到不糾錯情況下的最好值，無法真正產生正的量子糾錯增益。

量子糾錯過程示意圖

那俞院士團隊是如何解決這個問題，超越盈虧平衡點的呢？

團隊為了解決傳統方案“越糾越錯”的問題，利用微波簡諧振子或玻色模式系統中的無窮維希爾伯特空間，實現量子信息的冗余編碼與量子糾錯。

這是因為在超導量子線路系統中，基于玻色編碼的量子糾錯方案具有錯誤類型簡單、錯誤探測方便、相干性能好、硬件更高效、反饋控制易實現等優點。

研究團隊通過開發高相干性能的量子系統，設計和實現低錯誤率的錯誤癥狀探測方法，以及改進和優化量子糾錯技術等實驗手段，最終在玻色模式中實現了基于離散變量的二項式編碼的邏輯量子比特。

并且通過實時重復的量子糾錯過程，延長了量子信息的存儲時間。

相關結果首次超過該系統中不糾錯情況下的最好值，也就是突破了盈虧平衡點。

量子糾錯操作的實驗表征結果

本文作者：SIQSE，來源：量子位，原文標題：《通用量子計算實用化又進一步，俞大鵬團隊實現量子糾錯領域重大進展，首次超越盈虧平衡點｜Nature》

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