物理學(xué)家首次打造出可“自檢查、自糾錯”的量子電路

發(fā)布：cyqdesign 2015-03-23 22:53 閱讀：1194

要實現(xiàn)量子計算的夢想，就必須先克服一些困難，比如保持存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定——即克服量子計算信息的基本單元(量子位/qubit)所固有的不穩(wěn)定性。好消息是，來自美國加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家們，已經(jīng)打造出了一個突破性的電路，它能夠不斷地自我檢查、以保持量子存儲始終處于無差錯的狀態(tài)。

UC Berkeley的物理學(xué)家們宣稱打造出了突破性的量子點路，因其能夠檢查并糾正自身的錯誤。

量子信息很容易遇到由環(huán)境所引發(fā)的錯誤，比如宇宙射線、或者一個位置的量子相干(quantum coherence)崩潰，這意味著包含一個量子位的信息很容易丟失。

此外，由于量子糾纏態(tài)的特殊性，任何試圖復(fù)制信息的行為，都會對它造成即時的破壞。

不過，身為一名研究生的UC Berkeley約翰·馬蒂尼物理實驗室研究員Julian Kelly表示：“量子計算的一個最大挑戰(zhàn)，就是量子比特本身出現(xiàn)了問題(inherently faulty)。所以如果你在里面存儲了一些信息，它們是會被忘記的”。

該團(tuán)隊并未嘗試維持一個量子比特(比方說將其誘捕到硅的同位素中)，而是通過某種基于算法的方式來實現(xiàn)。

量子糾錯系統(tǒng)和相應(yīng)算法的原理圖。

不同于傳統(tǒng)計算機，量子計算機不使用二進(jìn)制(0和1)來存儲數(shù)據(jù)，因為它還擁有另一種“疊加態(tài)”(superpositioning)，即它既可以是0、也可以是1。
尷尬的是，盡管這一特性讓它在計算能力方面擁有顯著優(yōu)點，但量子位也有一個顯著的缺點，那就是量子位很容易出現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)”(flipping,狀態(tài)隨機地改變)，而且在不穩(wěn)定的環(huán)境中會更加嚴(yán)重。
Kelly說到：“這使得我們很難處理信息，如果它消失了的話”。為了解決這個問題，他們想出了全新的錯誤檢測和校正方法——將信息同時存儲在多個量子位上。
該團(tuán)隊的想法是：“我們打造了一套包含9個量子比特、然后可以查找錯誤的系統(tǒng)。網(wǎng)格中的量子位負(fù)責(zé)維護(hù)其鄰位信息(通過重復(fù)的誤差檢測和校正)，如此一來，相應(yīng)的信息就可以保存得比任何單獨的量子位都更長久更準(zhǔn)確”

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