近期，量子計算領域迎來了令人矚目的新進展。奧地利因斯布魯克大學攜手德國亞琛工業(yè)大學的研究團隊，在量子計算容錯技術上取得了重大突破，這一成果為量子計算的未來發(fā)展奠定了堅實基礎。
研究團隊創(chuàng)新性地開發(fā)出一種量子糾錯方法，該方法使得量子計算機在運行過程中能夠靈活切換糾錯碼。尤為他們首次在離子阱量子計算機上，成功運用兩種不同的量子糾錯碼，實現(xiàn)了一組通用量子門操作。這一突破意味著，量子計算機在運算過程中將能更有效地抑制錯誤，進而提升計算的準確性。
相關研究成果已于近日在《自然?物理》期刊上發(fā)表。這項研究不僅展示了量子計算領域的最新進展，更為未來的量子計算應用提供了有力支持。
量子計算與傳統(tǒng)計算機在糾錯方面存在顯著差異。傳統(tǒng)計算機在運算出錯時，我們可以通過復制樣本等方式進行檢測和糾正。然而，量子計算機卻無法復制未知的量子態(tài)，這使得傳統(tǒng)的檢錯方法無法應用于量子計算。為了解決這一難題，量子物理學家們借鑒了經(jīng)典計算機科學的思想，開創(chuàng)性地提出將量子信息分布在多個糾纏的量子比特上進行冗余存儲，并通過特定的“糾錯碼”來定義信息的分配方式。
早在2022年，由因斯布魯克大學實驗物理系的Thomas Monz教授和亞琛工業(yè)大學量子信息系及于利希研究中心的Markus Müller教授領導的研究團隊，就已經(jīng)在容錯量子比特上實現(xiàn)了一組通用操作。他們展示了如何在量子計算機上編寫算法以有效糾正錯誤，這一成果為量子計算容錯技術的發(fā)展奠定了重要基礎。
然而，不同的量子糾錯碼各自存在難點。沒有一種糾錯碼能夠以簡單且受錯誤保護的方式實現(xiàn)所有邏輯量子比特門操作，這對于自由可編程計算來說是一大挑戰(zhàn)。為了克服這一難題，Markus Müller教授的研究小組創(chuàng)立了一種新方法，使量子計算機能夠在兩種糾錯碼之間以容錯方式靈活切換。
Markus Müller研究小組的博士生Friederike Butt解釋道：“我們的新方法使得量子計算機在遇到難以在第一種糾錯碼中實現(xiàn)的邏輯門時，能夠切換到第二種糾錯碼。這樣一來，實現(xiàn)計算所需的所有門操作就變得更加容易。”她不僅開發(fā)了實驗所基于的量子電路，還與因斯布魯克大學的Thomas Monz研究小組緊密合作，共同完成了這一具有里程碑意義的實驗。
這一突破性進展不僅展示了量子計算在容錯技術上的巨大潛力，更為未來的量子計算應用開辟了新的道路。隨著量子計算技術的不斷發(fā)展，我們有理由相信，這一領域將在未來帶來更多令人驚嘆的成果。
