新方法實現(xiàn)更高效量子糾錯

(資料圖)

據(jù)英國《新科學家》報道，IBM公司已成功地大幅減少了防止量子計算機出現(xiàn)錯誤所需的量子比特數(shù)。其最新的量子糾錯方法或能減少構(gòu)建有用的量子機器所需的量子比特數(shù)量。

當今量子計算機的最大問題是噪聲，它們的錯誤率約為千分之一，而經(jīng)典計算機錯誤率約為十億分之一。這意味著，如果想降低量子計算機上的錯誤率，科學家需要許多額外的量子比特（可能是數(shù)百萬甚至更多）來檢查錯誤并確保最終答案是準確的。

但以當今的技術(shù)，不可能構(gòu)建和連接那么多的量子比特。因此，IBM研究團隊提出了一種可糾正錯誤的程序，同時保持低錯誤所需的量子比特數(shù)量以減少成本。

他們的協(xié)議基于一種設(shè)置，其中計算機中的每個量子比特通過量子糾纏與其他6個量子比特連接，以便7個連接的量子比特中的每一個都可以監(jiān)視其他量子比特。目前最具前景的量子糾錯碼是表面碼，它將每個量子比特與其他4個量子比特連接，從而可輕松地將它們排列在芯片表面上的簡單網(wǎng)格中，但這種新設(shè)置需要兩個并行網(wǎng)格達到所需的連接水平。

新方法需要新型芯片和遠程連接器來連接這些芯片上的量子比特，但它可將量子計算機中存儲信息所需的量子比特數(shù)量減至1/10。它可使用288個量子比特實現(xiàn)一定程度的糾錯，而使用表面碼則需要4000個量子位。

研究人員表示，實現(xiàn)這一想法所需的技術(shù)是可行的，但這并不意味著即將實現(xiàn)完全容錯、無差錯的量子計算。他們?nèi)栽谘芯咳绾螐暮唵蔚卮鎯α孔有畔U展為執(zhí)行實際計算。構(gòu)建更高效的內(nèi)存的方法是朝著這個目標邁出的一大步。

圖片來源：Connie Zhou/IBM

總編輯圈點：

某一個二極管擊穿，某一次電波干擾，都會變亂計算機的0和1。從20世紀40年代開始，計算機成功的保障就是驗算。雖然理論上無法確保百分之百準確，但巧妙的驗算辦法能用最短時間、最少存儲空間，確保最大概率的準確，其結(jié)果就是今天極其可靠的互聯(lián)網(wǎng)。量子計算機的物理實現(xiàn)與經(jīng)典計算不同，量子驗算也要從頭研發(fā)，它迥異于經(jīng)典算法，也有更多可挖掘的潛力。

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