國外團隊成功模擬特定容錯量子計算 攻克技術(shù)難題!量子計算機在實用化道路上面臨的一大挑戰(zhàn)是糾正計算過程中產(chǎn)生的錯誤。為解決這一問題,通常需要利用傳統(tǒng)計算機對量子計算進行模擬驗證,但這項任務(wù)極其復(fù)雜。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)、意大利米蘭大學(xué)、西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和日本東京大學(xué)的研究團隊提出了一種新方法,能夠模擬特定類型的容錯量子計算,攻克了該領(lǐng)域長期存在的技術(shù)難題。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期《物理評論快報》雜志。
量子計算機糾錯能力受限的根本原因在于其最基本構(gòu)件——量子比特。量子比特雖然擁有巨大的計算潛力,但也非常脆弱。量子比特的計算能力依賴于量子疊加態(tài)的性質(zhì),可以同時處于0和1的狀態(tài)及其間的任意組合。這使得隨著量子比特數(shù)量的增加,計算能力呈指數(shù)級增長,但系統(tǒng)對外界干擾極為敏感。
量子糾錯代碼通過將信息分散到多個子系統(tǒng)中,在不破壞量子信息的前提下發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。其中一種方法是將一個量子比特的信息編碼在一個振動的量子系統(tǒng)中的多個甚至無限個能級上,這種編碼方式被稱為玻色編碼。然而,由于涉及多重能級,這種編碼方式的模擬極其復(fù)雜。
研究團隊提出的方法能夠模擬使用玻色編碼中的GKP(戈特斯曼—基塔耶夫—普雷斯基爾)編碼的量子算法。GKP編碼通過特殊方式存儲量子信息,使量子計算機更容易糾錯,從而對外界噪聲不那么敏感。由于其深度量子力學(xué)特性,GKP編碼一直難以用傳統(tǒng)計算機進行模擬?,F(xiàn)在,研究團隊找到了一種獨特方法,構(gòu)建了一種新的數(shù)學(xué)工具,可以在算法中有效引入GKP編碼。借助這種方法,團隊能夠更可靠地測試和驗證量子計算機的運算結(jié)果。
這項研究意味著科學(xué)家可以用傳統(tǒng)計算機模擬具備容錯能力的量子糾錯代碼,這是構(gòu)建更可靠、更穩(wěn)健量子計算機的關(guān)鍵一步。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、朱曉波、彭承志等
2025-03-04 09:13:37中國科大實現(xiàn)超導(dǎo)體系