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霍尼韦尔实验证明逻辑量子比特性能优于物理量子比特

常驻编辑 科普中国 2022-08-08 量子   保真度   逻辑   物理   里程碑   研究人员   离子   测量   电路   性能   错误
离子量子比特(红色圆圈)总是与138Ba+离子(白色圆圈)成对,用于协同冷却(Sympathetic cooling)。xlq拜客生活常识网


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量子研究人员正处于实验性量子纠错的早期阶段,需要测试大量代码。与其他量子硬件设计相比,由于机器的独特架构,Quantinuum研究人员可以探索更广泛的量子纠错码。xlq拜客生活常识网


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H1量子计算机采用捕获离子设计和量子电荷耦合器件架构(QCCD)。除了这种设计固有的灵活性外,另一个优势是全连通性(all-to-all)。所有的量子比特都是相互连接的,这使得通过离子链移动信息变得很容易,而且不会在此过程中产生多个错误。xlq拜客生活常识网


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对此,Hayes表示:“每次我们想要尝试一个新代码时,都不需要构建一台新机器:我们只需要对机器进行编程使其运行不同的代码,再进行测量并权衡利弊。”xlq拜客生活常识网


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量子纠错:Quantinuum已实现部分里程碑xlq拜客生活常识网


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为了理解Quantinuum最新研究的重要性,首先要了解为什么量子纠错在量子计算中起着如此重要的作用。xlq拜客生活常识网


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所有形式的技术都需要纠错,包括数据中心的服务器和将传输信息发送回地球的空间探测器。对于Quantinuum和量子计算领域的其他公司来说,量子纠错是最重要的进步支柱之一:错误会使量子计算机无法产生可靠的结果。如今,Quantinuum的研究人员正在努力实现容错的里程碑,这意味着可以将错误抑制到任意低的水平。xlq拜客生活常识网


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该论文的另一位合著者、Quantinuum的高级物理学家Natalie Brown表示,由于量子力学的基本性质,大多数经典的纠错原理在量子计算机上都会失败。“将噪声抑制到非常小的水平变得非常困难,而这在量子计算中是一个问题。最有希望的候选者是这种量子纠错:我们把物理量子比特制作成逻辑量子比特。”xlq拜客生活常识网


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逻辑量子比特是由物理量子比特组成的集合,它们共同工作以执行计算。对于计算中使用的每个物理量子比特,其他辅助量子比特执行一系列的任务:例如,发现和纠正发生的错误。xlq拜客生活常识网


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Quantinuum的高级高级物理学家、论文的合著者Ciaran Ryan-Anderson表示,最新的研究论文建立在2021年进行的《物理评论X》研究[2]的基础上:那项工作展示了霍尼韦尔的研究人员如何将多轮量子纠错应用于单个逻辑量子比特。“首先要证明的真正重要的事情之一是这些重复的量子纠错周期。”

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