打破不可能：量子計算新型糾錯代碼問世，時間是第三維度
2020-06-04 09:44:25 雷鋒網(wǎng)
資料圖
從多個角度來看，機(jī)械脆弱性、工程復(fù)雜性、需要無菌且低溫的環(huán)境都是引起量子計算出現(xiàn)誤差的潛在因素，而最關(guān)鍵的因素在于量子比特翻轉(zhuǎn)——這種情況發(fā)生的概率極大。
然而，在創(chuàng)造出真正有用的通用量子計算機(jī)之前，盡可能地減少量子計算機(jī)出現(xiàn)誤差，是當(dāng)前科學(xué)家面臨的最大的挑戰(zhàn)。
為了確保量子計算機(jī)在因誤差導(dǎo)致的“宕機(jī)”或是量子退相干之前正常運(yùn)行并輸出結(jié)果，目前，已有不少科學(xué)家和工程師聲稱自己找到了檢測和糾正這些誤差的方法。其中，一種被稱為“表面代碼”的解決方案備受關(guān)注。
雷鋒網(wǎng)了解到，表面代碼在魯棒性方面具有優(yōu)勢，而且它非常適用于二維環(huán)境（比如芯片）。更重要的是，在發(fā)生量子糾纏時，它可以幫助單個量子位與同一晶格的其他量子位共享信息。也就是說，當(dāng)測量量子位時，表面代碼會顯示出相鄰量子位之間的誤差。
若要讓量子計算機(jī)來處理復(fù)雜的任務(wù)，糾錯代碼就必須能夠執(zhí)行量子門——這是對量子位信息進(jìn)行的最基礎(chǔ)的邏輯操作，組合起來就可以運(yùn)行算法。物理學(xué)家已經(jīng)描述了兩種實(shí)現(xiàn)通用量子計算所必須的量子門計算（通過不同的數(shù)學(xué)方法來區(qū)分），其中之一就是 Clifford 門，這條路線只能與魔態(tài)蒸餾技術(shù)（一種使用多種嘈雜量子態(tài)進(jìn)行非 Clifford 門的操作）配合使用。
悉尼大學(xué)物理學(xué)院的研究人員 Benjamin Brown 說：
沒有魔態(tài)蒸餾技術(shù)或是類似的技術(shù)，量子計算機(jī)就像沒有除法按鈕的計算機(jī)，它的功能受到了限制。然而，Clifford 門與非 Clifford 門的結(jié)合需要耗費(fèi)大量的資源，可能導(dǎo)致量子計算機(jī)的資源不足以處理其他任務(wù)。
因此，Benjamin Brown 開發(fā)了一種新型的非 Clifford 門的糾錯方法，從而大大減輕了蒸餾的負(fù)擔(dān)。這個方法就涉及到上文所提到的表面代碼，只不過，Benjamin Brown 對二維的表面代碼進(jìn)行了優(yōu)化，讓它可以適用于三維環(huán)境，時間是第三維度。這一研究已經(jīng)發(fā)表在了《Sience Advance》上。
Benjamin Brown 表示，這一研究在理論上和數(shù)學(xué)上都被證明具有可行性，接下來就是模擬代碼，在實(shí)踐中查看結(jié)果。
雷鋒網(wǎng)獲悉，微軟量子研究實(shí)驗(yàn)室的研究院 Michael Beverland 也評論了這項研究：
Benjamin Brown 探索了一種奇妙的方式來對量子計算進(jìn)行糾錯。該研究是振奮人心的，畢竟許多研究人員認(rèn)為這些是不可能的實(shí)現(xiàn)的。
免責(zé)聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點(diǎn)，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表EETOP贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請及時聯(lián)系我們，我們將在第一時間刪除！
EETOP 官方微信
創(chuàng)芯大講堂 在線教育
半導(dǎo)體創(chuàng)芯網(wǎng) 快訊
相關(guān)文章
