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軟件|陳根：無差錯量子計算機，或成為成現實

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軟件|陳根：無差錯量子計算機，或成為成現實

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文|陳根
隨著科技的發展以及制造工藝的進步 ， 現代計算機在處理和存儲信息的過程中已經鮮少出現錯誤 。 然而 ， 在關鍵應用處 ， 即使是微小的錯誤也會產生嚴重的影響 ， 因此基于處理數據的冗余度驗證與糾錯機制仍然被廣泛使用 。
相比傳統計算機 ， 量子計算機對外部噪聲更加敏感 ， 因此其糾錯機制至關重要 。 到目前為止 ， 雖然研究人員已成功在硅量子點中開發了具有長信息保留時間和高精度量子運算的單電子自旋 ， 但量子非破壞保持依然十分困難 。

此外 ， 量子不可克隆定理表明 ， 對任意一個未知的量子態進行完全相同的復制過程不可實現 ， 需要通過將邏輯量子信息分配到多個物理系統的糾纏態來實現冗余 。 這就需要一套通用的門 ， 對所有算法進行編程 。
近日 ， 因斯布魯克大學的研究人員首次成功在兩個邏輯量子位上實現了一套計算操作 ， 在具有16個被捕獲原子的離子阱量子計算機上實現了這個通用門集 。 這意味著容錯量子計算機或將成為現實 。
量子門是構建量子計算機的基本單元 ， 實現高保真度的量子門操作是容錯量子計算的必要條件 。 因此 ， 研究人員在邏輯量子位中準備了一個特殊的狀態 ， 并通過糾纏門操作將其傳送到另一個量子位來演示T門 。

在編碼過的邏輯量子位中 ， 存儲的量子信息被保護著 ， 不會出錯 。 但如果不進行計算操作 ， 這樣的量子位就是無用的 。 因此 ， 研究人員在邏輯量子位上進行了操作 ， 使基礎物理操作引起的錯誤可以被檢測和糾正 ， 并在編碼的邏輯量子位上實現了通用門集的第一個容錯演示 。
可以說 ， 在容錯量子位中 ， 實現基于兩個量子位(一個CNOT門 ， 即量子受控非門)和一個邏輯T門的計算操作難以進行 。 但該研究在離子阱量子計算機上實現了通用量子門集 ， 這對于容錯量子計算機的發展具有重大意義 。
【軟件|陳根：無差錯量子計算機，或成為成現實】目前 ， 研究人員已經在量子計算機上證明了該容錯計算的所有構建模塊；未來 ， 他們準備在容積更大、效率更高的量子計算機上實現這些方法 。

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