《自然》子刊：量子计算纠错达到新里程碑，7个物理量子位组成逻辑量子位

荷兰量子计算公司QuTech（代尔夫特理工大学和荷兰国家应用科学院合作）的研究人员在量子纠错方面达到了一个里程碑。他们在编码的量子数据上集成了高保真度操作和可伸缩的重复数据稳定方案。这一研究发表在12月的《自然·物理学》杂志上。

物理量子比特，或量子位，很容易出错。这些误差来自各种来源，包括量子退相干、串扰和不完善的校准。幸运的是，量子误差修正理论规定了计算的可能性，同时保护量子数据不受这些错误的影响。

QuTech的李奥纳多•迪卡洛(Leonardo DiCarlo)教授表示:“有两项功能将把纠错后的量子计算机与当今嘈杂的中尺度量子(NISQ)处理器区分开来。首先，它将处理用逻辑量子位编码的量子信息，而不是用物理量子位编码的量子信息(每个逻辑量子位由许多物理量子位组成)。其次，它将使用与计算步骤交织的量子奇偶校验来识别和纠正物理量子位中发生的错误，在处理过程中保护编码信息。”根据理论，逻辑错误率可以指数抑制，前提是物理错误发生率低于一个阈值，逻辑操作和稳定电路具有容错能力。

其基本思想是，如果增加冗余，使用越来越多的量子位来编码数据，网络误差就会降低。代尔夫特理工大学和TNO的研究人员现在已经朝着这个目标迈出了重要一步，实现了一个由7个物理量子位(超导transmons)组成的逻辑量子位。“我们证明，我们可以用编码后的信息进行所有计算所需的操作。这种将高保真逻辑操作与可伸缩的重复稳定方案相结合，是量子错误校正的关键步骤。”

迪卡洛表示:“我们的宏伟目标是证明，随着编码冗余的增加，净错误率实际上呈指数级下降。我们目前的重点是17个物理量子位，下一步将是49个。我们量子计算机架构的所有层都是为了实现这种缩放而设计的。”

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://www.nature.com/articles/s41567-021-01423-9