量子计算新进展:薛定谔纠错猫

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2020-09-0309:43:20 发表评论
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耶鲁大学的科学家宣称,将薛定谔猫的概念引入量子计算机,将可以解决量子计算机复杂纠错问题……

量子计算新进展:薛定谔纠错猫

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耶鲁大学的科学家宣称,将薛定谔猫的概念引入量子计算机,将可以解决量子计算机复杂纠错问题。

传统计算机信息单位是比特,只有0或1两个状态。在计算过程中,唯一出错的可能性是出现所谓的“数位翻转”,即0不慎变成1,或是相反的情况。传统计算机通过使用三个冗余的物理数位实现纠错,即用三个数位存一个信息,保证其中一个是正确的,也称为“有效比特”。

量子计算机的基本单位是量子比特,具有0、1以及量子叠加态。研究者称,这意味着量子计算机除了可能发生数位翻转错误,还可能发生“相位翻转”错误,即量子叠加态出现错误。

目前为止,研究人员都在用大量的物理冗余量子比特才能保证一个“有效的量子比特”。

耶鲁大学的研究人员想到了薛定谔的猫。这是一个用于描述量子叠加状态的著名思想实验。把一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里。当盒子内的监控器侦测到衰变粒子时,就会打破烧瓶,杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根诠释,在盒子打开之前,猫处于一种又活又死的叠加态。

量子理论认为,打开盒子的事件,造成猫瞬间切换至随机的活或者死的量子态。

这份研究的主要作者之一耶鲁大学物理学教授德沃雷特(Michel Devoret)说:“我们有了一个新的主意。为什不用一个巧妙的方式把信息编码在单个物理系统内,直接抑制一种类型的错误?”

这份研究称,只需利用一个“量子猫比特”,就可以完全阻止相位翻转错误。无需多个物理量子比特,只需一个电子回路,就可以编码“有效的量子比特”。

研究称“这种情形下,一个超导微波谐振器的震荡,就能对应量子猫比特的两个状态”。

研究人员还表示,他们可以按需改变量子猫比特的叠加态,此外,还开发了一种新的读取量子比特信息的方法。

德沃雷特说:“这给我们开发的系统增添了一个灵活的新元素,希望将来对量子计算机的多个层面都有应用意义。”

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