日本理化學研究所科學家在最新一期《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(tǒng)內(nèi)演示了糾錯，朝著大規(guī)模量子計算邁出了重要一步，也為實現(xiàn)實用型量子計算機奠定了基礎(chǔ)。
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(shè)計、藥物分析等領(lǐng)域，提供比傳統(tǒng)計算機更強的算力支持。傳統(tǒng)計算機與量子計算機的工作方式不同，傳統(tǒng)計算機的基本數(shù)據(jù)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(zhí)行精確計算。
鑒于此，科學家們面臨的重要挑戰(zhàn)之一是選擇哪種系統(tǒng)充當“量子位”，不同候選系統(tǒng)優(yōu)缺點不同。目前比較流行的系統(tǒng)包括超導和離子?？茖W家已經(jīng)證明，這些系統(tǒng)可進行某種形式的誤差校正，這使其能投入實際使用。
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量子位，但這還不足以進行糾錯，因為糾錯需要由三個及以上量子位組成的量子系統(tǒng)。
最新研究中，研究人員通過執(zhí)行一個三量子位Toffoli型量子門，展示了對三個量子位系統(tǒng)(目前最大的硅量子位系統(tǒng)之一)的完全控制，從而首次實現(xiàn)了對硅基量子系統(tǒng)糾錯。
研究人員表示，在硅量子點內(nèi)執(zhí)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)域的一系列進展使我們?nèi)〉昧顺晒ΑＮ覀冇媱澾M一步擴大硅基量子計算系統(tǒng)的規(guī)模，以開展更深入研究。(記者劉霞)
關(guān)鍵詞： 硅基三量子位系統(tǒng)內(nèi)糾錯首次演示 實用型量子計算機 日本理化學研究所科學家 量子計算機
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