以最大限度地減少量子比特誤差

量子計(jì)算機(jī)由于溫度、壓力、磁場(chǎng)變化等環(huán)境的輕微干擾，破壞了——量子比特脆弱的計(jì)算基礎(chǔ)，似乎先天存在很多錯(cuò)誤。美國(guó)芝加哥大學(xué)工程學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方法，可以持續(xù)測(cè)量和實(shí)時(shí)調(diào)整量子系統(tǒng)周?chē)脑胍簦畲笙薅鹊販p少誤差。

隨著量子計(jì)生器規(guī)模的擴(kuò)大，噪聲和錯(cuò)誤帶來(lái)的挑戰(zhàn)也越來(lái)越大。首先，量子比特很容易隨環(huán)境而變化。第二，如果科學(xué)家們?cè)噲D測(cè)量量子比特，這種狀態(tài)就會(huì)崩潰，數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。因此，糾正兩者系統(tǒng)的錯(cuò)誤是非常困難的。

在最新一期《科學(xué)》中描述的方法依賴(lài)于“旁觀者量子比特”：量子比特是一種不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)集合，目的是測(cè)量和消除外部雜音。

研究人員將新系統(tǒng)比喻為減少噪音的耳機(jī)，這可以持續(xù)監(jiān)測(cè)周?chē)脑胍?，同時(shí)發(fā)送反頻率，消除噪音，這種方法可以大幅提高量子比特的質(zhì)量。

在中性原子量子處理器中，研究者使用激光束，即光鑷子，使原子懸浮在適當(dāng)?shù)奈恢?。在這些浮游原子的大型排列中，每個(gè)原子都成為一個(gè)量子比特，可以在重疊狀態(tài)下存儲(chǔ)和處理信息。

研究小組使用銣原子作為量子比特，銫原子作為旁觀者，繼續(xù)讀取銣原子的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后通過(guò)微波震動(dòng)調(diào)整銫原子。結(jié)果表明，銫原子能夠準(zhǔn)確地捕捉到噪音，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)消除銣原子中的噪音。

研究人員認(rèn)為，未來(lái)由“觀察者量子比特”組成的系統(tǒng)在任何結(jié)構(gòu)的量子計(jì)算機(jī)背景下都能持續(xù)工作，最大限度地減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算時(shí)的錯(cuò)誤。