硅基三量子位系統(tǒng)內(nèi)糾錯(cuò)首次演示

  ICC訊 日本理化學(xué)研究所科學(xué)家在最新一期《自然》雜志撰文指出，他們首次在基于硅的三量子位量子計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)演示了糾錯(cuò)，朝著大規(guī)模量子計(jì)算邁出了重要一步，也為實(shí)現(xiàn)實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

  量子計(jì)算機(jī)在原理上擁有超快的并行計(jì)算能力，有望在密碼破譯、材料設(shè)計(jì)、藥物分析等領(lǐng)域，提供比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)的算力支持。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)的工作方式不同，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基本數(shù)據(jù)單位為0或1，而量子計(jì)算機(jī)以量子位（0、1或這兩者的疊加態(tài)）為計(jì)算基本單位。盡管量子計(jì)算機(jī)潛力很大，但其對(duì)環(huán)境噪聲以及去相干等非常敏感，需要校正誤差以允許它們執(zhí)行精確計(jì)算。

  鑒于此，科學(xué)家們面臨的重要挑戰(zhàn)之一是選擇哪種系統(tǒng)充當(dāng)“量子位”，不同候選系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)不同。目前比較流行的系統(tǒng)包括超導(dǎo)和離子。科學(xué)家已經(jīng)證明，這些系統(tǒng)可進(jìn)行某種形式的誤差校正，這使其能投入實(shí)際使用。

  硅基量子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其可與目前的半導(dǎo)體技術(shù)兼容，但其缺乏糾錯(cuò)能力。研究人員此前已證明，他們能完全控制兩個(gè)量子位，但這還不足以進(jìn)行糾錯(cuò)，因?yàn)榧m錯(cuò)需要由三個(gè)及以上量子位組成的量子系統(tǒng)。

  最新研究中，研究人員通過執(zhí)行一個(gè)三量子位Toffoli型量子門，展示了對(duì)三個(gè)量子位系統(tǒng)（目前最大的硅量子位系統(tǒng)之一）的完全控制，從而首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)硅基量子系統(tǒng)糾錯(cuò)。

  研究人員表示，在硅量子點(diǎn)內(nèi)執(zhí)行量子糾錯(cuò)的想法約十年前提出，因此并非全新概念，材料、器件制造和測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的一系列進(jìn)展使我們?nèi)〉昧顺晒?。我們?jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大硅基量子計(jì)算系統(tǒng)的規(guī)模，以開展更深入研究。