科技日報記者 張佳欣
來自奧地利因斯布魯克大學和德國亞琛工業(yè)大學的研究團隊，首次在離子阱量子計算機上使用兩種不同的量子糾錯碼實現(xiàn)了一組通用量子門。也就是說，利用新方法，量子計算機將能有效抑制錯誤，從而更有效地進行無錯誤計算。研究成果1月24日發(fā)表于《自然·物理》雜志。
計算機錯誤大多能借助技術措施進行預防，或在計算過程中被發(fā)現(xiàn)并嘗試糾正。在量子計算機中糾正錯誤的確不容易，因為無法復制未知的量子態(tài)。這意味著在計算過程中無法多次保存量子態(tài)，也無法通過比較副本來發(fā)現(xiàn)錯誤。
受經(jīng)典計算機科學啟發(fā)，量子物理學開發(fā)了一種不同的方法，即將量子信息分布到多個糾纏的量子比特上，以此實現(xiàn)冗余存儲。這種方法的實現(xiàn)方式由“糾錯碼”定義。
2022年，該研究團隊在容錯量子比特上實現(xiàn)了一組通用操作，展示了如何在量子計算機上編程算法，以便有效地糾正錯誤。然而，不同的量子糾錯碼也帶來了不同的難題。依據(jù)相關定理，在量子計算領域，尚未發(fā)現(xiàn)一種糾錯碼能夠在不受到任何錯誤干擾的前提下，輕松實現(xiàn)邏輯量子比特所需的所有門操作，同時又能免受錯誤影響。
為了規(guī)避這一難題，團隊提出了一種方法，使量子計算機能夠在兩種糾錯碼之間以容錯的方式來回切換。這樣，當?shù)谝环N糾錯碼中出現(xiàn)難以實現(xiàn)的邏輯門時，量子計算機就可以切換到第二種糾錯碼。這有助于實現(xiàn)計算所需的所有門。
