消除量子計(jì)算錯(cuò)誤，加州理工學(xué)院研究員發(fā)布量子橡皮擦

　　據(jù)《自然》雜志報(bào)道，由加州理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員率先展示了一種量子橡皮擦。物理學(xué)家表示，他們可以精確定位并糾正量子計(jì)算系統(tǒng)中被稱為“擦除”錯(cuò)誤的錯(cuò)誤。

　　這項(xiàng)新研究的聯(lián)合主要作者、加州理工學(xué)院物理學(xué)教授曼努埃爾·恩德雷斯實(shí)驗(yàn)室的研究生亞當(dāng)·肖說:“在量子計(jì)算機(jī)中，通常很難檢測到錯(cuò)誤，因?yàn)閷ふ义e(cuò)誤的行為會導(dǎo)致更多錯(cuò)誤發(fā)生。”“但我們表明，通過一些仔細(xì)的控制，我們可以精確地定位和刪除某些錯(cuò)誤，而不會產(chǎn)生后果，這就是‘刪除’這個(gè)名字的由來?！?/p>

　　量子計(jì)算力學(xué)到底是什么?

　　量子計(jì)算機(jī)基于控制亞原子領(lǐng)域的物理定律，比如糾纏，一種粒子保持連接并相互模仿而不直接接觸的現(xiàn)象。在這項(xiàng)新研究中，研究人員專注于一種使用中性原子陣列或不帶電原子的量子計(jì)算平臺。具體來說，他們操縱了單個(gè)堿土中性原子，這些原子被限制在由激光制成的“鑷子”中。原子被激發(fā)到高能狀態(tài)，即“里德伯”狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，鄰近的原子開始相互作用。

　　“我們量子系統(tǒng)中的原子相互交談并產(chǎn)生糾纏，”該研究的另一位聯(lián)合主要作者Pascal Scholl解釋說，他曾是加州理工學(xué)院的博士后學(xué)者，現(xiàn)在在法國一家名為PASQAL的量子計(jì)算公司工作。

　　量子糾纏是量子計(jì)算機(jī)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的原因?！叭欢?，大自然不喜歡停留在這些量子糾纏態(tài)，”Scholl解釋說?！白罱K，一個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生了，破壞了整個(gè)量子態(tài)。這些糾纏態(tài)可以想象成裝滿蘋果的籃子，其中的原子就是蘋果。隨著時(shí)間的推移，一些蘋果會開始腐爛，如果不把這些蘋果從籃子里拿出來，換成新鮮的蘋果，所有的蘋果都會很快腐爛。目前還不清楚如何完全防止這些錯(cuò)誤的發(fā)生，所以現(xiàn)在唯一可行的選擇就是發(fā)現(xiàn)并糾正它們?！?/p>

　　該次研究是錯(cuò)誤檢測和糾正的創(chuàng)新：

　　新的錯(cuò)誤捕捉系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成這樣，當(dāng)被激光擊中時(shí)，錯(cuò)誤的原子會發(fā)出熒光或發(fā)光。Scholl說:“我們有發(fā)光原子的圖像，可以告訴我們錯(cuò)誤在哪里，因此我們可以將它們從最終統(tǒng)計(jì)中刪除，或者使用額外的激光脈沖來主動(dòng)糾正它們。”

　　在中性原子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)擦除檢測的理論最早是由普林斯頓大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程教授杰夫·湯普森和他的同事們提出的。該團(tuán)隊(duì)最近也在《自然》雜志上報(bào)告了他們的技術(shù)。

　　加州理工學(xué)院的研究小組表示，通過消除和定位里德伯原子系統(tǒng)中的錯(cuò)誤，他們可以提高糾纏的總體速率或保真度。在這項(xiàng)新研究中，研究小組報(bào)告說，1000對原子中只有1對沒有糾纏在一起。這比之前取得的成績提高了10倍，是此類系統(tǒng)中迄今為止觀察到的最高糾纏率。

　　最終，這些結(jié)果對使用里德伯中性原子陣列的量子計(jì)算平臺來說是個(gè)好兆頭?！爸行栽邮亲罹呖蓴U(kuò)展性的量子計(jì)算機(jī)類型，但直到現(xiàn)在它們還沒有高糾纏保真度，”肖說。

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