作者:QuTech
类似于本作品中使用的七跨子超导量子处理器的艺术图像
荣誉:迪卡罗实验室和玛丽埃克·德·洛里恩
QuTech的研究人员——TU Delft和TNO之间的合作——在量子纠错方面达到了一个里程碑
他们将编码量子数据的高保真操作与可扩展的重复数据稳定方案相结合
研究人员在12月的《自然物理学》杂志上报道了他们的发现
更多量子位 物理量子位容易出错
这些误差来自各种来源，包括量子退相干、串扰和校准不完善
幸运的是，量子纠错理论规定了计算的可能性，同时同步保护量子数据免受这种错误的影响
QuTech的莱昂纳多·迪卡罗教授说:“两种能力将把纠错量子计算机与当今有噪声的中等规模量子(NISQ)处理器区分开来。”
“首先，它将处理用逻辑量子位而不是物理量子位编码的量子信息(每个逻辑量子位由许多物理量子位组成)
其次，它将使用与计算步骤交错的量子奇偶校验来识别和纠正物理量子位中出现的错误，从而在处理编码信息时保护编码信息
“根据理论，只要物理错误的发生率低于阈值，并且用于逻辑操作和稳定的电路是容错的，逻辑错误率可以被指数级抑制
所有的操作 因此，基本思想是，如果你增加冗余度，使用越来越多的量子比特来编码数据，净误差就会下降
TU Delft的研究人员和TNO的同事们现在已经朝着这个目标迈出了重要的一步，实现了一个由七个物理量子比特(超导传输)组成的逻辑量子比特
“我们表明，我们可以用编码信息完成计算所需的所有操作
这种高保真逻辑运算与可扩展的重复稳定方案的集成是量子纠错的关键一步，”同样来自QuTech的芭芭拉·特哈尔教授表示
第一作者和博士
D
候选人豪尔赫·马尔克斯进一步解释说，“到目前为止，研究人员已经编码并稳定了
我们现在证明我们也能计算
这是容错计算机最终必须做的事情:同时处理和保护数据免受错误的影响
我们做三种类型的逻辑量子位操作:在任何状态下初始化逻辑量子位，用门转换它，以及测量它
我们表明，所有操作都可以直接在编码信息上完成
对于每种类型，我们观察到容错变体比非容错变体具有更高的性能
“容错操作是减少物理量子位错误累积为逻辑量子位错误的关键
长期的 迪卡洛强调了这项工作的多学科性质:“这是实验物理、芭芭拉·特哈尔团队的理论物理以及与TNO和外部合作者共同开发的电子学的综合成果
该项目主要由IARPA和英特尔公司资助
" 迪卡罗总结道:“我们的宏伟目标是表明，随着编码冗余度的增加，净错误率实际上呈指数级下降。”
“我们目前的重点是17个物理量子位，下一个将是49个
我们量子计算机架构的所有层都被设计成允许这种扩展
"
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