量子計算最新研究：“貓量子比特”可量子糾錯并降低成本

　　中新網(wǎng)北京2月27日電 (記者 孫自法)國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇量子計算研究論文，美國亞馬遜云科技(AWS)研究團隊演示了對硬件開銷即成本需求更低的量子糾錯，其使用所謂的“貓量子比特”(cat qubits)，“貓量子比特”的設(shè)計能抵抗可能會干擾量子系統(tǒng)輸出的特定類型的噪音和錯誤，從而實現(xiàn)量子比特需要的元器件總數(shù)比其他設(shè)計更少。

　　該論文介紹，量子比特是經(jīng)典計算機比特的量子版本。量子計算機很容易出錯，這限制了它們在特定任務(wù)上超越經(jīng)典計算機的潛力。量子糾錯的方法通過將信息分散到多個量子比特，幫助減少出錯，從而在不干擾計算的情況下發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。不過，大部分量子糾錯方法通常依賴大量額外的量子比特來提供足夠的防出錯保護，這可能會在整體上降低效率。

　　在本項研究中，亞馬遜云科技量子計算中心團隊利用名為玻色子“貓量子比特”的一類量子比特進行量子糾錯，探索了一種潛在更高效的方式。這些“貓量子比特”在硬件水平上對一類錯誤(稱為比特翻轉(zhuǎn))有更高的固有抵抗力，其代價為更容易出現(xiàn)另一種錯誤(稱為相位翻轉(zhuǎn))。這種錯誤偏差能讓研究人員設(shè)計出只關(guān)注處理相位翻轉(zhuǎn)錯誤的量子糾錯代碼，得到一個對額外量子比特需求更低、整體上更高效的設(shè)計。

　　研究團隊用一組“貓量子比特”演示了一個超導(dǎo)量子環(huán)路裝置，證明有5個“貓量子比特”的糾錯代碼在每個周期的錯誤率從1.75%抑制到1.65%。此前，用更大糾錯代碼實現(xiàn)錯誤抑制需要幾十個額外量子比特。

　　研究團隊在論文中總結(jié)稱，這項研究結(jié)果表明，利用玻色子“貓量子比特”或是實現(xiàn)容錯量子計算的一個有效方式。他們認為，這種方法具有高效擴展的潛力，但后續(xù)研究仍需進一步優(yōu)化，以將性能提升到有望推動實際量子計算應(yīng)用的層面。(完)