新方法實(shí)現(xiàn)更高效量子糾錯(cuò)

(資料圖)

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》報(bào)道，IBM公司已成功地大幅減少了防止量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)錯(cuò)誤所需的量子比特?cái)?shù)。其最新的量子糾錯(cuò)方法或能減少構(gòu)建有用的量子機(jī)器所需的量子比特?cái)?shù)量。

當(dāng)今量子計(jì)算機(jī)的最大問(wèn)題是噪聲，它們的錯(cuò)誤率約為千分之一，而經(jīng)典計(jì)算機(jī)錯(cuò)誤率約為十億分之一。這意味著，如果想降低量子計(jì)算機(jī)上的錯(cuò)誤率，科學(xué)家需要許多額外的量子比特（可能是數(shù)百萬(wàn)甚至更多）來(lái)檢查錯(cuò)誤并確保最終答案是準(zhǔn)確的。

但以當(dāng)今的技術(shù)，不可能構(gòu)建和連接那么多的量子比特。因此，IBM研究團(tuán)隊(duì)提出了一種可糾正錯(cuò)誤的程序，同時(shí)保持低錯(cuò)誤所需的量子比特?cái)?shù)量以減少成本。

他們的協(xié)議基于一種設(shè)置，其中計(jì)算機(jī)中的每個(gè)量子比特通過(guò)量子糾纏與其他6個(gè)量子比特連接，以便7個(gè)連接的量子比特中的每一個(gè)都可以監(jiān)視其他量子比特。目前最具前景的量子糾錯(cuò)碼是表面碼，它將每個(gè)量子比特與其他4個(gè)量子比特連接，從而可輕松地將它們排列在芯片表面上的簡(jiǎn)單網(wǎng)格中，但這種新設(shè)置需要兩個(gè)并行網(wǎng)格達(dá)到所需的連接水平。

新方法需要新型芯片和遠(yuǎn)程連接器來(lái)連接這些芯片上的量子比特，但它可將量子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息所需的量子比特?cái)?shù)量減至1/10。它可使用288個(gè)量子比特實(shí)現(xiàn)一定程度的糾錯(cuò)，而使用表面碼則需要4000個(gè)量子位。

研究人員表示，實(shí)現(xiàn)這一想法所需的技術(shù)是可行的，但這并不意味著即將實(shí)現(xiàn)完全容錯(cuò)、無(wú)差錯(cuò)的量子計(jì)算。他們?nèi)栽谘芯咳绾螐暮?jiǎn)單地存儲(chǔ)量子信息擴(kuò)展為執(zhí)行實(shí)際計(jì)算。構(gòu)建更高效的內(nèi)存的方法是朝著這個(gè)目標(biāo)邁出的一大步。

圖片來(lái)源：Connie Zhou/IBM

總編輯圈點(diǎn)：

某一個(gè)二極管擊穿，某一次電波干擾，都會(huì)變亂計(jì)算機(jī)的0和1。從20世紀(jì)40年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)成功的保障就是驗(yàn)算。雖然理論上無(wú)法確保百分之百準(zhǔn)確，但巧妙的驗(yàn)算辦法能用最短時(shí)間、最少存儲(chǔ)空間，確保最大概率的準(zhǔn)確，其結(jié)果就是今天極其可靠的互聯(lián)網(wǎng)。量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)與經(jīng)典計(jì)算不同，量子驗(yàn)算也要從頭研發(fā)，它迥異于經(jīng)典算法，也有更多可挖掘的潛力。

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