硅基三量子位系統內糾錯首次演示

  ICC訊 日本理化學(xué)研究所科學(xué)家在最新一期《自然》雜志撰文指出，他們首次在基于硅的三量子位量子計算系統內演示了糾錯，朝著(zhù)大規模量子計算邁出了重要一步，也為實(shí)現實(shí)用型量子計算機奠定了基礎。

  量子計算機在原理上擁有超快的并行計算能力，有望在密碼破譯、材料設計、藥物分析等領(lǐng)域，提供比傳統計算機更強的算力支持。傳統計算機與量子計算機的工作方式不同，傳統計算機的基本數據單位為0或1，而量子計算機以量子位（0、1或這兩者的疊加態(tài)）為計算基本單位。盡管量子計算機潛力很大，但其對環(huán)境噪聲以及去相干等非常敏感，需要校正誤差以允許它們執行精確計算。

  鑒于此，科學(xué)家們面臨的重要挑戰之一是選擇哪種系統充當“量子位”，不同候選系統優(yōu)缺點(diǎn)不同。目前比較流行的系統包括超導和離子?？茖W(xué)家已經(jīng)證明，這些系統可進(jìn)行某種形式的誤差校正，這使其能投入實(shí)際使用。

  硅基量子技術(shù)的優(yōu)勢在于其可與目前的半導體技術(shù)兼容，但其缺乏糾錯能力。研究人員此前已證明，他們能完全控制兩個(gè)量子位，但這還不足以進(jìn)行糾錯，因為糾錯需要由三個(gè)及以上量子位組成的量子系統。

  最新研究中，研究人員通過(guò)執行一個(gè)三量子位Toffoli型量子門(mén)，展示了對三個(gè)量子位系統（目前最大的硅量子位系統之一）的完全控制，從而首次實(shí)現了對硅基量子系統糾錯。

  研究人員表示，在硅量子點(diǎn)內執行量子糾錯的想法約十年前提出，因此并非全新概念，材料、器件制造和測量技術(shù)領(lǐng)域的一系列進(jìn)展使我們取得了成功。我們計劃進(jìn)一步擴大硅基量子計算系統的規模，以開(kāi)展更深入研究。