新闻资讯 · 2022年 8月 27日

【Telegram中文版】硅基三量子位系统内纠错首次演示,为实现实用型量子计算机奠定基础【Telegram中文官网】

科技日报记者 刘霞

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日本理化学研究所科学家在最新一期《自然》杂志撰文指出,他们首次在基于硅的三量子位量子计算系统内演示了纠错,朝着大规模量子计算迈出了重要一步,也为实现实用型量子计算机奠定了基础。

量子计算机在原理上拥有超快的并行计算能力,有望在密码破译、材料设计、药物分析等领域,提供比传统计算机更强的算力支持。传统计算机与量子计算机的工作方式不同,传统计算机的基本数据单位为0或1,而量子计算机以量子位(0、1或这两者的叠加态)为计算基本单位。尽管量子计算机潜力很大,但其对环境噪声以及去相干等非常敏感,需要校正误差以允许它们执行精确计算。

鉴于此,科学家们面临的重要挑战之一是选择哪种系统充当“量子位”,不同候选系统优缺点不同。目前比较流行的系统包括超导和离子。科学家已经证明,这些系统可进行某种形式的误差校正,这使其能投入实际使用。

硅基量子技术的优势在于其可与目前的半导体技术兼容,但其缺乏纠错能力。研究人员此前已证明,他们能完全控制两个量子位,但这还不足以进行纠错,因为纠错需要由三个及以上量子位组成的量子系统。

最新研究中,研究人员通过执行一个三量子位Toffoli型量子门,展示了对三个量子位系统(目前最大的硅量子位系统之一)的完全控制,从而首次实现了对硅基量子系统纠错。

研究人员表示,在硅量子点内执行量子纠错的想法约十年前提出,因此并非全新概念,材料、器件制造和测量技术领域的一系列进展使我们取得了成功。我们计划进一步扩大硅基量子计算系统的规模,以开展更深入研究。