麻省大学阿姆赫斯特分校 信用:CC0公共领域 为了用脆弱的量子组件构建一个通用的量子计算机，有效地实现量子纠错(QEC)是一个基本要求和中心挑战
QEC用于量子计算，它有潜力解决超级计算机范围之外的科学问题，保护量子信息免受各种噪声的影响
该研究由《自然》杂志发表，由麻省大学阿默斯特物理学家王晨、研究生杰弗里·格特勒(Jeffrey Gertler)和舒拉蒂·谢罗尔(Shruti Shirol)以及博士后研究人员朱利安·李(Juliang Li)合著，朝着构建容错量子计算机迈出了一步
他们已经实现了一种新型的QEC，其中量子误差被自动校正
今天的计算机是用代表经典位(0或1)的晶体管制造的
量子计算是一种令人兴奋的使用量子比特的新计算范式，其中量子叠加可以用于处理能力的指数增益
容错量子计算可能极大地推进新材料发现、人工智能、生物化学工程和许多其他学科
由于量子比特本质上是脆弱的，建造如此强大的量子计算机最突出的挑战是有效地实现量子纠错
现有的QEC演示非常活跃，这意味着它们需要定期检查错误并立即修复它们，这在硬件资源方面要求很高，因此阻碍了量子计算机的扩展
相比之下，研究人员的实验通过调整量子位经历的摩擦(或耗散)来实现被动QEC
因为摩擦通常被认为是量子相干的克星，这个结果可能看起来相当令人惊讶
诀窍在于耗散必须以量子方式专门设计
这一总体战略在理论上已为人所知约20年，但获得这种消散并将其用于QEC的实际方法一直是一项挑战
“虽然我们的实验还是一个相当初级的演示，但我们最终实现了耗散的这种违反直觉的理论可能性，”陈说
“展望未来，这意味着可能会有更多的途径来保护我们的量子位免受错误的影响，而且成本更低
因此，这个实验提出了在中长期内建立一个有用的容错量子计算机的前景
" 陈用通俗的语言描述了量子世界的奇异
德国物理学家埃尔温·薛定谔举了一个著名的(或臭名昭著的)例子，一只装在封闭盒子里的猫可以同时是死的或活的
我们的量子处理器中的每个逻辑量子位都非常像一只迷你薛定谔的猫
事实上，我们相当确切地称它为“猫量子位”
养很多这样的猫可以帮助我们解决一些世界上最困难的问题
“不幸的是，很难让猫保持这种状态，因为任何气体、光线或任何东西泄漏到盒子里都会破坏魔法:猫要么死了，要么只是一只普通的活猫，”陈解释说
“保护薛定谔猫的最直接的策略是让盒子尽可能的紧，但这也使得它更难用于计算
我们刚才展示的类似于用一种特殊的方式来画盒子的内部，这在某种程度上帮助猫更好地从外部世界不可避免的伤害中生存下来
"
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