日本展示三量子位糾錯技術(shù) 量子計(jì)算有望向“大規(guī)?！边~進(jìn)

  ICC訊  不久前，日本理化學(xué)研究所RIKEN展示了三量子位(3-Qubit)糾錯技術(shù)，這一技術(shù)對量子計(jì)算頗為重要，它意味著量子計(jì)算機(jī)可以向“大規(guī)?！边~進(jìn)了。研究成果發(fā)表在《自然》雜志上，它也許能幫助量子計(jì)算機(jī)走向現(xiàn)實(shí)。

  目前量子計(jì)算機(jī)是前沿研究，它有望解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的重要問題。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用1或者0二進(jìn)制，量子計(jì)算利用的卻是量子物理的疊加態(tài)。雖然量子計(jì)算機(jī)相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有很多優(yōu)勢，但它對環(huán)境噪音及去相干等非常敏感，因?yàn)樗鼜谋举|(zhì)上就有著不同的設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)算必須糾錯。

  眼下，選擇可以作為最佳“量子位”的系統(tǒng)(或者說是進(jìn)行量子計(jì)算所需的基本單元)是研究人員要面對的挑戰(zhàn)。每個系統(tǒng)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。今天最流行的系統(tǒng)包含了超導(dǎo)電路和離子，它們的優(yōu)勢在于擁有一定的糾錯能力，可以在真實(shí)世界的應(yīng)用中得到推廣，只是規(guī)模有限。

  最近硅量子技術(shù)開始有了一定的進(jìn)步，因?yàn)樗玫搅税雽?dǎo)體納米架構(gòu)，這種方法可以與傳統(tǒng)芯片架構(gòu)相媲美，傳統(tǒng)芯片集成了數(shù)以十億計(jì)的晶體管，量子計(jì)算擁抱半導(dǎo)體技術(shù)可以利用現(xiàn)有制造技術(shù)獲得前進(jìn)動力。

  硅基技術(shù)也有一個大缺點(diǎn)，它缺少糾錯技術(shù)。研究人員之前展示過控制兩個量子位的技術(shù)，但這一成績對于糾錯來說還不夠，糾錯至少需要達(dá)到三量子位。

  日本研究人員展示了三量子位系統(tǒng)完全控制技術(shù)，他們是利用執(zhí)行一個三量子位Toffoli型量子門獲得這一突破的。

  研究人員Kenta Takeda在論文中說，在量子點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)量子糾錯碼這一概念大約10年前就提出了，這不是全新的概念，只是我們的研究人員利用材料、設(shè)備、測量技術(shù)方面的進(jìn)步獲得突破。接下來要做的就是擴(kuò)大系統(tǒng)，最好是與那些擁有制造大型硅量子設(shè)備能力的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集團(tuán)合作。

  說到量子糾錯，我國科學(xué)家也是走在世界前列的。比如，今年3月份的報道稱，中國與英國科學(xué)家用超導(dǎo)量子比特，對五量子比特糾錯碼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上驗(yàn)證了用超導(dǎo)量子比特實(shí)現(xiàn)量子糾錯碼的可行性。