德国科学家提出一种无需检测量子比特错误的容错量子纠错方法

技术研究 量科网 2024-03-04 09:40

量子计算机的强大之处在于其量子构件块(量子比特)具有的脆弱且短暂的量子特性。在杂散电场、温度波动和其他噪声源的影响下,想要维持一组量子比特的量子特性是极具挑战性的,因为由退相干引起的错误是不可避免的。因此,无论是在实验室还是在理论上,大多数量子计算机都采用了识别和纠正错误的机制。

德国科学家提出一种无需检测量子比特错误的容错量子纠错方法

现在,来自德国亚琛工业大学和于利希研究中心的Sascha Heußen及其合作者设计出了一种新纠错方法,避免了测量量子比特以检查它们是否出错这一常用但耗时的步骤。如果该方法得以实现,量子计算机的纠错速度将有望变得更快、更准确。

直接测量数据量子比特会破坏其量子特性。传统的纠错方案是通过对辅助量子比特进行所谓的“校正子”测量来避免这种结果,这些辅助量子比特是包含了任何错误的数据量子比特的副本。这种测量无法确定量子比特的完整状态,但能提供足够的信息,让研究人员可以推断其状态。如有必要,这些信息可用于触发对数据量子比特的纠正。但通过校正子测量来获得量子比特的状态是一个缓慢而艰苦的过程。

在他们的实验模拟中,Heußen和他的合作者们通过复制多份校正子信息来避免这一问题。该团队通过为每个副本进行硬编码的反馈操作来引导这些信息,结果表明他们可以在不进行测量的情况下实现容错纠错。该模拟结果还表明,在一定的物理误差参数范围内,这种方法比现有方案更快、更有效。Heußen表示,这种方法可适用于任何类型的量子比特。(编译:Tmac)