作者:Hartmut Neven 来源:《自然》 发布时间:2023/2/23 17:06:46
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《自然》:谷歌新方法改善量子计算机纠错

 

北京时间2月23日凌晨,《自然》上线了谷歌“量子人工智能” (Quantum AI)研究团队一项改善量子计算纠错技术的研究成果。在这项题为《通过扩展表面编码逻辑量子位来抑制量子误差》的研究中,研究人员演示了一种随着纠错规模增加而错误率下降的量子计算。作者认为,这一进展向可扩展的量子纠错更进一步。

表面码逻辑量子位的实现图示 图片来源于论文  ?

与经典计算机类似,量子计算机更容易受物理系统背景“噪声”(或干扰)影响而导致出现错误,因而构建大型可靠的量子计算机离不开量子纠错。顾名思义,量子纠错的目标是降低量子系统的错误率,进而实现对超敏感量子系统的行为进行精确控制。

当下一种被寄予希望的量子纠错方法是使用纠错码,即通过使用一组物理量子位来形成一个逻辑量子位。该系统称为表面码逻辑量子位,可以检测和纠正量子错误而不影响量子信息。一般而言,扩展这样的系统意味着需要操作更多量子位,这可能引入更多逻辑错误。为使逻辑性能随着编码规模增加而改善,总体的纠错需超过增加的逻辑错误。

在该论文中,谷歌量子人工智能研究团队的Hartmut Neven和同事展示了一种逻辑量子位表面码,可以在系统规模增大时降低错误率。

他们建造了一个72个量子位的超导量子处理器,并用两种不同表面码做了测试:一种称为distance-5 逻辑量子位(基于49个物理量子位)和一种较小的distance-3逻辑量子位(基于17个物理量子位)。实验显示,较大表面码展现出能够实现更好的逻辑量子位性能(每周期2.914%逻辑错误),优于较小的表面码(每周期3.028%逻辑错误)。

作者在文章中指出,尽管还需要更多的研究来实现有效计算所需的逻辑错误率,但这项工作展示了未来开发更高效量子纠错技术的基本思路。(来源:中国科学报 赵广立)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-022-05434-1

 
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