記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校潘建偉、朱曉波、陳宇翱團(tuán)隊(duì)，清華大學(xué)馬雄峰團(tuán)隊(duì)，以及牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們用超導(dǎo)量子比特，對(duì)五量子比特糾錯(cuò)碼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上驗(yàn)證了用超導(dǎo)量子比特實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼的可行性。研究成果日前發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上。
要實(shí)現(xiàn)通用容錯(cuò)的量子計(jì)算，關(guān)鍵在于量子糾錯(cuò)。量子糾錯(cuò)中，一個(gè)重要的里程碑是實(shí)現(xiàn)優(yōu)于簡(jiǎn)單的物理量子比特的邏輯量子比特的糾錯(cuò)。在未來(lái)十年，實(shí)現(xiàn)通用量子糾錯(cuò)碼仍然是最大的挑戰(zhàn)和難題。
研究人員首先通過對(duì)超導(dǎo)量子比特進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一百多個(gè)量子門。用于實(shí)現(xiàn)五量子比特糾錯(cuò)碼的設(shè)備是一個(gè)12比特超導(dǎo)量子處理器。在這12個(gè)量子比特中，研究人員選擇了5個(gè)相鄰的量子比特來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這些量子比特是通過電容耦合到它們最近的比特。通過仔細(xì)的校正和對(duì)門參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)單比特門的平均保真度為0.9993，兩比特門的平均保真度為0.986。僅通過使用單量子比特旋轉(zhuǎn)門和兩量子比特受控相位門，研究人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)邏輯態(tài)進(jìn)行編碼和解碼。
在此基礎(chǔ)上，研究人員通過在理論上編譯和優(yōu)化了編碼過程，最鄰近受控相位門的數(shù)量被減小到八個(gè)，最終實(shí)現(xiàn)了功能齊全的五比特糾錯(cuò)碼的基本組成部分，其中包括將通用邏輯量子比特編碼為糾錯(cuò)碼。隨后，研究人員對(duì)糾錯(cuò)碼的關(guān)鍵特征進(jìn)行了驗(yàn)證，包括識(shí)別任意單比特錯(cuò)誤，邏輯態(tài)的邏輯門操作，和態(tài)解碼的能，從而實(shí)現(xiàn)所謂“完美編碼”。(記者 吳長(zhǎng)鋒)
關(guān)鍵詞： 五量子比特糾錯(cuò)碼
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