量子计算机可以在任何计算中发现自己的错误
由带电原子制成的量子计算机在执行任何操作时都可以捕捉到自己的错误——这是朝着更可靠和实用的量子计算机迈出的有意义的一步。
传统计算机会定期标记并纠正自己的错误,因此要真正超越它们,量子计算机也必须这样做。然而,量子效应可以使错误通过构成这些设备的量子位或量子位快速级联。
奥地利因斯布鲁克大学的Lukas Postler和他的同事们现在已经建造了一台量子计算机,可以运行任何计算而不会出错。
量子计算机的任何操作都可以分解为更简单的计算,称为量子门。这些可以通过用激光撞击它来改变它的量子状态来应用于量子比特。研究人员创建了一组门,这些门是更复杂计算的必要构建块,即使是最复杂的计算也能保持无错误。
他们使用电场将 14 个钙离子捕获到位,形成两个所谓的逻辑量子比特,每个量子比特由七个纠缠离子组成。另外两个量子比特充当"标志",让计算机知道何时需要纠正一些错误的计算。
"有了这套通用的门,你可以近似每一个你可能想要用量子计算机进行的计算,"Postler 说。研究人员证明,他们系统中的每个逻辑门都能正常工作,从而减少了错误。
马里兰州联合量子研究所的克里斯托弗·门罗说,虽然这种设置可能对某些类型的量子计算机有用,但它可能不适用于更复杂的系统。将纠错编程到量子计算机中的难度因设备而异。他说,对于使用超导量子比特的量子计算机,例如谷歌的 Sycamore,从一开始就纠错需要远大于 16 个量子比特的设备。
2021 年,Monroe 和他的同事使用 13 个被捕获的离子构建了一个逻辑量子位,该量子位由于纠错而出人意料地准确地存储了数据。
他说,新的量子计算机还不够大或不够可靠,无法解决任何实际的现实问题。