亚利桑那大学 亚利桑那大学的团队提出了量子纠错码
学分:亚利桑那大学 当计算机彼此共享信息时，信息被编码成比特，然后被解码成原来的形式
在这个过程中，信息片段有时会被打乱或丢失
举个简单的例子，一封解码不当的电子邮件，上面写着“我现在给你寄钱”，可能会到达目的地，上面写着“我没有给你寄钱”
" 另一个例子:当您在计算机上保存一个文档时，您希望它在您重新打开它时保存相同的信息
而且，如果你让一台电脑解方程2+2，你需要相信它会吐出4
这对于你自己无法计算的复杂方程更为重要，比如丢番图方程x3 + y3 + z3 = 42中x，y和z的值
贝恩·瓦西克(Bane Vasic)是电气和计算机工程教授，也是亚利桑那大学工程学院纠错实验室的主任，他专门研究纠错码，这种纠错码确保计算机共享和计算的信息在到达目的地之前得到正确解码
他还研究容错能力，即当一个或多个组件出现故障时，计算机或计算机网络继续运行的能力
Vasic在开发一类纠错码(称为低密度奇偶校验码或LDPC码)方面发挥了重要作用，这种纠错码广泛用于传统通信和数据存储
在一个由1美元资助的项目中
来自国家科学基金会的100万英镑，瓦西奇正与詹姆斯C
怀恩特光学科学学院首次在量子计算机中测试量子LDPC码的可行性
将经典技术应用于量子网络 虽然x3 + y3 + z3 = 42是一个复杂的方程，但用经典计算方法求解x、y和z是可能的
事实上，在2019年，一群科学家使用一个经典计算机网络来做到这一点
这需要超过一百万个小时的计算
量子计算有潜力在几秒钟内解决像这样的方程
“通过量子计算，我们将能够分析非常复杂的现象，并解决经典计算机无法解决的问题
这将很快完成，”瓦西奇说
“在生物学上有应用；医学；财务；物理、化学和生物系统的模拟；新材料的发现；和分子的设计
" 这怎么可能？经典计算以称为位的单位存储信息，位以0或1的形式存在
量子计算使用称为量子位的单位，它可以同时存在于多个状态中
状态的叠加使得超高速的未来计算成为可能
然而，由于量子位在物理上被实现为亚原子粒子，这种状态很难创建和维持，使得量子位比位更容易出错或退相干
理论物理学家现在推测，量子位也是构成时空或宇宙结构的东西
最近的研究表明，量子误差校正解释了为什么时空如此健壮，尽管它的结构很脆弱
事实上，量子位非常敏感，测量它们的行为本身就能引起变化
目前，量子误差校正包括首先仔细观察量子位，并将发现记录为经典信息
然后，一台经典计算机计算出什么是错的，科学家将纠错信息传递给量子系统
“在这个项目中，我们正在研究不离开量子世界的方法，所以所有的操作也将是量子的，”瓦西奇说
“我们想探索解码是否可以通过处理量子信息来完成
" 传递信息以减少噪音 今天的计算机由数十亿个被称为逻辑门的基本构件组成
这些门对正在处理的二进制信息应用不同的操作
例如，最简单的一种门是“非”门，它通过输入0和输出1将位转换成相反的位，反之亦然
然而，有时信号干扰和噪声会导致门出错，从而导致不正确的结果
量子门比它们的经典亲戚执行更通用和奇异的操作，但是噪音更大，更容易出错
纠错码以一种非常特殊的方式纠缠量子位，使得量子位相互稳定
瓦西奇的解码器允许量子位相互传递信息
人工智能中也使用类似的消息传递算法
没有一个单独的位对其他位的值有完整的了解，但是通过消息传递，它们一起学习是否有错误以及它们位于哪个位中
这个新项目专注于开发这种人工智能算法的量子版本
“LDPC代码的最大优势是它们支持这种容错的消息传递算法，”瓦西奇说
“在量子系统中，我们必须有容错能力，因为由于噪声水平较高，量子门比经典逻辑门噪音大几个数量级，也更不可靠
" 瓦西奇和其他几名工程教员也是新成立的量子网络中心的成员，这是一个由亚利桑那大学领导的为期五年、耗资2600万美元的国家科学基金会工程研究中心
该中心由古哈领导，旨在为量子互联网奠定基础，纠错是这项事业的一个关键部分
“这是实现量子计算机和网络的缺失部分，”瓦西奇说
“这些量子LDPC码是将被使用的下一代码，但是我们必须开发算法来高效和容错地解码
" “随着最近几个专门从事量子工程的新教师的聘用，学院和大学正在将自己定位在这个领域的前沿，”大卫·W说
哈恩，克雷格·M
伯格工程学院院长
“我们很幸运拥有像李博士这样的研究人员
Vasic将他们的经验和宝贵的专业知识带到了桌面上
"
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