《自然》子刊：量子計算糾錯達到新里程碑，7個物理量子位組成邏輯量子位

荷蘭量子計算公司QuTech（代爾夫特理工大學和荷蘭國家應(yīng)用科學院合作）的研究人員在量子糾錯方面達到了一個里程碑。他們在編碼的量子數(shù)據(jù)上集成了高保真度操作和可伸縮的重復數(shù)據(jù)穩(wěn)定方案。這一研究發(fā)表在12月的《自然·物理學》雜志上。

物理量子比特，或量子位，很容易出錯。這些誤差來自各種來源，包括量子退相干、串擾和不完善的校準。幸運的是，量子誤差修正理論規(guī)定了計算的可能性，同時保護量子數(shù)據(jù)不受這些錯誤的影響。

QuTech的李奧納多•迪卡洛(Leonardo DiCarlo)教授表示:“有兩項功能將把糾錯后的量子計算機與當今嘈雜的中尺度量子(NISQ)處理器區(qū)分開來。首先，它將處理用邏輯量子位編碼的量子信息，而不是用物理量子位編碼的量子信息(每個邏輯量子位由許多物理量子位組成)。其次，它將使用與計算步驟交織的量子奇偶校驗來識別和糾正物理量子位中發(fā)生的錯誤，在處理過程中保護編碼信息。”根據(jù)理論，邏輯錯誤率可以指數(shù)抑制，前提是物理錯誤發(fā)生率低于一個閾值，邏輯操作和穩(wěn)定電路具有容錯能力。

其基本思想是，如果增加冗余，使用越來越多的量子位來編碼數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)誤差就會降低。代爾夫特理工大學和TNO的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)朝著這個目標邁出了重要一步，實現(xiàn)了一個由7個物理量子位(超導transmons)組成的邏輯量子位。“我們證明，我們可以用編碼后的信息進行所有計算所需的操作。這種將高保真邏輯操作與可伸縮的重復穩(wěn)定方案相結(jié)合，是量子錯誤校正的關(guān)鍵步驟。”

迪卡洛表示:“我們的宏偉目標是證明，隨著編碼冗余的增加，凈錯誤率實際上呈指數(shù)級下降。我們目前的重點是17個物理量子位，下一步將是49個。我們量子計算機架構(gòu)的所有層都是為了實現(xiàn)這種縮放而設(shè)計的。”

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論文原文：

https://www.nature.com/articles/s41567-021-01423-9

標簽： 量子計算 糾錯