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量子纠错技术推动量子计算迈向新高度
2024年10月10日 10:31:44
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：6978
近年来，谷歌、IBM等众多科技公司纷纷投入资源，竞相开发量子纠错技术，以期实现稳定可靠的量子计算系统。
【化工仪器网 项目成果】尽管量子计算机领域的研究进展日新月异，但量子计算机的稳定性问题仍然是制约其实际应用的关键因素。量子计算机在处理信息时容易出错，导致其尚未能投入实际使用。为了克服这一难题，谷歌、IBM等众多科技公司纷纷投入资源，竞相开发量子纠错技术，以期实现稳定可靠的量子计算系统。
传统计算机使用“比特”处理信息，每个比特只能代表0或1。而量子计算机的基本信息处理单元为“量子比特”，它们可以同时处于0和1的“叠加态”。这种特性使量子计算机能比传统计算机更快处理某些任务。
然而，量子比特对环境噪声极为敏感，容易出现错误。目前，世界上最先进的量子计算机在执行量子运算时，其无误差操作次数仍然有限，远未达到实现量子优势所需的百万次甚至数万亿次。因此，量子纠错技术的研发显得尤为重要。
多家公司和研究机构纷纷将注意力投向逻辑量子比特——这是一种由物理量子比特通过量子纠缠连接而成的信息处理单元，能通过将相同数据存储在不同地方来减少量子计算机的错误。谷歌科学家在研究中发现，随着系统规模的扩大，逻辑量子比特的错误率并不会像滚雪球般增加，而是在达到某个阈值后开始减少。这一发现为未来实现大规模容错量子计算奠定了坚实基础。
除了构建逻辑量子比特外，还有科学家在开发其他量子纠错技术。耶鲁大学的研究团队测试了一种名为玻色编码的纠错技术，该技术巧妙地将错误分布在量子计算机的振动上，具有更强大的纠错能力。亚马逊量子计算团队也展示了另一种名为“范畴量子比特”的玻色编码技术，其错误率同样随着系统的扩大而减少。
在量子纠错技术的推动下，量子计算领域取得了一系列突破性成果。微软公司与量子计算公司Quantinuum成功纠缠了12个逻辑量子比特，并创造了有史以来最高的计算保真度。此外，微软还宣布与原子计算公司联手打造世界上最强大的计算机，力求实现1000个高性能逻辑量子比特。这些成果不仅彰显了量子纠错技术的巨大潜力，也拓宽了量子计算的边界。
同时，科学家们也指出，完全容错的量子计算机可能仍然遥不可及。尽管谷歌和IBM等公司曾声称实用的容错量子计算机最早将于2029年面世，但实现这一目标仍需要科学家们的不断努力和探索。量子纠错技术的研发和应用将是实现这一目标的关键所在。
(资料参考来源：科技日报)
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