記者從中國科學技術大學了解到，該校潘建偉、朱曉波、陳宇翱團隊，清華大學馬雄峰團隊，以及牛津大學等機構的科學家們用超導量子比特，對五量子比特糾錯碼進行了實驗探索，在超導量子系統(tǒng)上驗證了用超導量子比特實現(xiàn)量子糾錯碼的可行性。研究成果日前發(fā)表于《國家科學評論》上。
要實現(xiàn)通用容錯的量子計算，關鍵在于量子糾錯。量子糾錯中，一個重要的里程碑是實現(xiàn)優(yōu)于簡單的物理量子比特的邏輯量子比特的糾錯。在未來十年，實現(xiàn)通用量子糾錯碼仍然是最大的挑戰(zhàn)和難題。
研究人員首先通過對超導量子比特進行專門的實驗優(yōu)化，實現(xiàn)了一百多個量子門。用于實現(xiàn)五量子比特糾錯碼的設備是一個12比特超導量子處理器。在這12個量子比特中，研究人員選擇了5個相鄰的量子比特來進行實驗。這些量子比特是通過電容耦合到它們最近的比特。通過仔細的校正和對門參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)單比特門的平均保真度為0.9993，兩比特門的平均保真度為0.986。僅通過使用單量子比特旋轉門和兩量子比特受控相位門，研究人員實現(xiàn)了對邏輯態(tài)進行編碼和解碼。
在此基礎上，研究人員通過在理論上編譯和優(yōu)化了編碼過程，最鄰近受控相位門的數(shù)量被減小到八個，最終實現(xiàn)了功能齊全的五比特糾錯碼的基本組成部分，其中包括將通用邏輯量子比特編碼為糾錯碼。隨后，研究人員對糾錯碼的關鍵特征進行了驗證，包括識別任意單比特錯誤，邏輯態(tài)的邏輯門操作，和態(tài)解碼的能，從而實現(xiàn)所謂“完美編碼”。(記者 吳長鋒)
關鍵詞： 五量子比特糾錯碼
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