由帶電原子制成的量子計(jì)算機(jī)在執(zhí)行任何操作時(shí)都可以捕捉自身的錯(cuò)誤，這是朝著更可靠、更實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)邁出的有意義的一步。
常規(guī)計(jì)算機(jī)通常會(huì)標(biāo)記并糾正自己的錯(cuò)誤，因此要真正超越它們，量子計(jì)算機(jī)也必須這樣做。然而，量子效應(yīng)可以使錯(cuò)誤通過構(gòu)成這些設(shè)備的量子比特或量子比特快速級聯(lián)。
奧地利因斯布魯克大學(xué)的盧卡斯·波斯勒（LukasPostler）和他的同事們現(xiàn)在已經(jīng)構(gòu)建了一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，可以運(yùn)行任何計(jì)算而不會(huì)出錯(cuò)。
量子計(jì)算機(jī)的任何操作都可以分解為更簡單的計(jì)算，稱為量子門。這些可以應(yīng)用于量子比特，方法是用激光撞擊它，改變它的量子態(tài)。研究人員創(chuàng)建了一組門，這些門是更復(fù)雜計(jì)算所必需的構(gòu)建塊，即使是最復(fù)雜的門也能保持無錯(cuò)誤。
他們利用電場將14個(gè)鈣離子捕獲到位，形成兩個(gè)所謂的邏輯量子位，每個(gè)量子位由7個(gè)糾纏的離子組成。另外兩個(gè)量子位充當(dāng)“標(biāo)志”，讓計(jì)算機(jī)知道何時(shí)需要更正某些錯(cuò)誤的計(jì)算。
“有了這組通用的門，你可以近似地計(jì)算出你可能想用量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行的每一個(gè)計(jì)算?！薄Ｑ芯咳藛T證明，他們系統(tǒng)中的每個(gè)邏輯門都可以工作，從而減少了錯(cuò)誤。
雖然這種設(shè)置可能對某些類型的量子計(jì)算機(jī)有用，但它可能不適用于更復(fù)雜的系統(tǒng)。在量子計(jì)算機(jī)中編程糾錯(cuò)的難度因設(shè)備而異。對于使用超導(dǎo)量子比特的量子計(jì)算機(jī)，如谷歌的Sycamore，從一開始就進(jìn)行糾錯(cuò)的話，則需要比16個(gè)量子比特大得多的設(shè)備。
2021馬里蘭聯(lián)合量子研究所研究員在利用13個(gè)被捕獲的離子構(gòu)建了一個(gè)邏輯量子比特，由于糾錯(cuò)，意外地準(zhǔn)確存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)，從而開啟這項(xiàng)技術(shù)方案大門。
期刊參考號(hào)：Nature，DOI:10.1038/s41586-022-04721-1
