8月29日消息（南山）據(jù)國外媒體報道，來自日本理化學(xué)研究所的研究人員通過在一個三量子比特的硅基量子計算系統(tǒng)中演示糾錯，實現(xiàn)了向大規(guī)模量子計算邁出的重要一步。這項工作發(fā)表在《自然》雜志上，可能為實現(xiàn)一種實用的量子計算機鋪平道路。
量子計算機是當今研究的一個熱點領(lǐng)域，有望使解決某些傳統(tǒng)計算機難以解決的重要問題成為可能。它們使用完全不同的架構(gòu)，使用量子物理學(xué)中發(fā)現(xiàn)的疊加狀態(tài)，而不是傳統(tǒng)計算機中使用的簡單的1或0二進制位。然而，由于它們是以完全不同的方式設(shè)計的，對環(huán)境噪聲和其他問題非常敏感，如退相干，并且需要糾錯以使它們能夠進行精確計算。
一個重要挑戰(zhàn)是選擇什么系統(tǒng)能夠最好地充當 "量子比特"，這是用于進行量子計算的基本單位。不同的候選系統(tǒng)有其自身的優(yōu)勢和劣勢。今天一些流行的系統(tǒng)包括超導(dǎo)電路和離子，它們的優(yōu)點是已經(jīng)證明了某種形式的糾錯，允許它們投入實際使用，盡管規(guī)模很小。硅基量子技術(shù)在過去十年才開始發(fā)展，它的優(yōu)勢在于利用了類似于通常用于將數(shù)十億晶體管集成在一個小芯片中的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，因此可以利用當前的生產(chǎn)技術(shù)。
然而，硅基技術(shù)的一個主要問題是缺乏錯誤連接的技術(shù)。研究人員之前已經(jīng)證明了對兩個量子比特的控制，但這對于糾錯來說是不夠的，這需要一個三量子比特系統(tǒng)。
在目前由理化所新興物質(zhì)科學(xué)中心和理化所量子計算中心的研究人員進行的研究中，該小組實現(xiàn)了這一壯舉，展示了對一個三量子比特系統(tǒng)的完全控制，從而首次提供了硅中量子糾錯的原型。他們通過實現(xiàn)一個三量子比特的Toffoli-type量子門來實現(xiàn)這一目標。
據(jù)論文的第一作者武田健太說："在量子點中實現(xiàn)量子糾錯碼的想法，大約在十年前就提出來了，所以這并不是一個全新的概念，但材料、器件制造和測量技術(shù)方面的一系列改進，使我們能夠成功地完成這項工作。我們非常高興能取得這一成果"。
該研究小組的負責人稱，他們下一步將是擴大系統(tǒng)的規(guī)模。為此，最好能與有能力大規(guī)模制造硅基量子器件的半導(dǎo)體工業(yè)集團合作。
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