研究人员使用橡树岭领导计算设施的量子计算用户计划，通过这种错误缓解协议实现了量子保真度的重大改进。该协议只需要几个额外的门和一个额外的量子位。功劳:Rusl an Shaydulin/Argonne国家实验室研究人员利用橡树岭国家实验室的量子计算用户计划(QCUP)实现了量子保真度的重大改进，这是朝着更精确、更可靠的量子网络和超级计算机迈出的潜在一步。量子计算依赖于通过量子位(称为量子位)传输和存储信息，而不是传统计算机使用的传统单值位。与经典位不同，量子位利用量子力学的特性一次存储多个值，这使得传输的信息量比其他方式更大。这项技术有望解决挑战，例如迄今为止困扰传统计算机的不可破解的加密标准——但首先科学家必须获得一致的准确结果。
该研究的第一作者、阿尔贡国家实验室的玛丽亚·格佩特·梅耶研究员鲁斯兰·沙杜林说:“我们知道，迄今为止可用的量子计算机可以执行传统计算机无法执行的功能。“现有量子计算机的主要问题是它们相对较高的错误率，即噪声。我们如何降低错误率并提高保真度，从而获得解决主要问题的计算能力？我们的研究为进一步的改进奠定了基础，这表明我们充分利用这种量子能力只是时间问题。”
谢杜林和阿列克谢·加尔达(Alexey Galda)当时是芝加哥大学的研究助理教授，现在是门登人工智能公司的首席科学家，他们的研究测试了一种降低运行在IBM量子网络计算机的五个量子比特上的量子优化算法的错误率的方法。他们的方法依赖于测量和验证一系列量子门的对称性。
“这种算法需要完成许多操作，因此不可避免地会积累错误，”Shaydulin说。“操作越多，错误越多。我们希望执行尽可能多的操作，并试图控制错误率。”
计算机上的时间是由QCUP提供的，QCUP是橡树岭领导计算设施的一部分，它奖励全国各地私人拥有的量子处理器上的时间，以支持研究项目。该程序允许团队不受限制地进行所需的计算。
“我们能够执行数百个电路并收集数百万个测量结果，”沙杜林说。“没有QCUP的支持，我们不可能做到这一点。”
研究人员使用量子态层析成像技术，根据相似状态的属性来估计量子态的属性，以跟踪值并在完成时纠正错误。结果显示量子态保真度提高了23%——这是迄今为止对量子问题最成功的改进之一。
“我们用比以前更多的量子比特在这个硬件上实现了更大规模的验证，”沙杜林说。“这些结果让我们离实现量子计算机的潜力又近了一步。”
他希望在未来的实验中以这项研究的发现为基础。
“我们在最后进行了缓解，但原则上你可以在整个操作过程中进行校正，这可能会产生更好的结果，”沙杜林说。“这种解决方案适用于广泛的应用，因此很容易与其他错误缓解技术相结合，从设备中获得尽可能多的性能。那肯定在管道中，可能在明年内。我认为我们很快就能获得更好的结果。”
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