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在中國(guó)科學(xué)院院士俞大鵬帶領(lǐng)下，南方科技大學(xué)深圳量子科學(xué)與工程研究院超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室助理研究員徐源課題組聯(lián)合福州大學(xué)教授鄭仕標(biāo)、清華大學(xué)副教授孫麓巖等組成的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)實(shí)時(shí)重復(fù)的量子糾錯(cuò)過(guò)程，延長(zhǎng)了量子信息的存儲(chǔ)時(shí)間，相關(guān)結(jié)果超過(guò)編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯(cuò)情況下的最好值。這是我國(guó)科學(xué)家在量子糾錯(cuò)領(lǐng)域的最新研究成果，相關(guān)學(xué)術(shù)文章于北京時(shí)間23日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》網(wǎng)站上刊登。
量子糾錯(cuò)操作的實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果（研究團(tuán)隊(duì)供圖）
雖然近年基于超導(dǎo)量子線路系統(tǒng)的量子信息處理領(lǐng)域研究發(fā)展迅猛，但由于量子計(jì)算機(jī)體系的錯(cuò)誤率遠(yuǎn)高于經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)，想要構(gòu)建具有實(shí)用價(jià)值的通用量子計(jì)算機(jī)，量子糾錯(cuò)依然不可或缺，因其可有效保護(hù)量子信息免受環(huán)境噪聲干擾。
在傳統(tǒng)的量子糾錯(cuò)方案編碼中，一個(gè)邏輯量子比特需要多個(gè)冗余的物理比特，不但需要巨大的硬件資源成本，發(fā)生錯(cuò)誤的通道數(shù)也隨比特?cái)?shù)增加而顯著增多，可能呈現(xiàn)“越糾越錯(cuò)”的局面，導(dǎo)致量子糾錯(cuò)后的效果遠(yuǎn)未達(dá)到不糾錯(cuò)情況下的最好值，無(wú)法產(chǎn)生正的量子糾錯(cuò)增益。這成為當(dāng)前量子糾錯(cuò)技術(shù)無(wú)法實(shí)用化、可擴(kuò)展發(fā)展的核心瓶頸。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)高相干性能的量子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)誤率低的錯(cuò)誤探測(cè)方法，以及改進(jìn)和優(yōu)化量子糾錯(cuò)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)手段，最終在玻色模式中實(shí)現(xiàn)了基于離散變量的二項(xiàng)式編碼的邏輯量子比特，并通過(guò)實(shí)時(shí)重復(fù)的量子糾錯(cuò)過(guò)程，延長(zhǎng)了量子信息的存儲(chǔ)時(shí)間，相關(guān)結(jié)果超過(guò)編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯(cuò)情況下的最好值，超越了盈虧平衡點(diǎn)，帶來(lái)正的量子糾錯(cuò)增益，向?qū)嵱没蓴U(kuò)展通用量子計(jì)算邁出了關(guān)鍵一步。
