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Honeywell量子團隊成功實現單一即時檢測和量子糾錯
https://bit.ly/2Wc6TFj
Honeywell 量子解決方案(Honeywell Quantum Solutions)團隊表示成功實現了即時進
行量子糾錯(Quantum Error Correction),這是朝離子阱(Ion Trap)技術實現大規模
量子運算邁出的重要一步。
該團隊提到,量子糾錯(QEC)對於在量子電腦上即時檢測和糾正錯誤是必要的。目前,
大多數的量子糾錯方法是在程式運行結束後修正錯誤或「噪音」,這種技術被稱為後期處
理(post-processing)。
由於量子電腦設備極其敏感,環境中的微小變化都會影響到運算而產生錯誤。Honeywell
量子解決方案總裁 Tony Uttley 表示,能夠即時糾正這些錯誤是一大進步。
Tony Uttley 表示,量子技術仍處於早期階段,必須對抗運算過程中積累的錯誤,而
Honeywell 團隊在量子電腦即時糾錯不再只是理論,將為實現精確的量子運算能力鋪路。
Honeywell 的研究成果發表在本月(2021.7)論文預印網站 arXiv上。論文中,研究人員
描述了他們如何創建一個單一的邏輯量子位元(一系列糾纏的物理量子位元)並應用多輪
的量子糾錯。這個邏輯量子位元受到保護,不受量子電腦中發生的兩種主要錯誤 - 位元
翻轉(Bit-Flip)和相位翻轉(Phase-Flip)- 影響。
這種「保護」量子資訊、防止量子運算被不完善和噪音破壞的能力,在 Honeywell 的量
子電腦 System Model H1 上得到了證明。
谷歌(Google)、IBM、蘇黎世聯邦理工學院(ETH)等企業和機構的團隊都有發表量子糾
錯相關研究。但根據 Honeywell的說法,他們已經研究了能糾正單一類型錯誤(位或相位
,但不能同時糾正兩者)的代碼。 而其他團隊研究了量子錯誤檢測代碼,可以檢測兩種
類型的錯誤,但不能糾正錯誤。
認同Honeywell該項成就,重要的是要了解檢測並糾正量子錯誤是多麼困難。
開發邏輯量子位元(Logical Qubits)的重要性
量子位元脆弱且易變的。它們會接收來自環境的干擾或「噪音」。這種噪音會導致錯誤積
累,並破壞存儲在物理量子位元中和之間的信息,科學家將此稱為「退相干」(
decoherence)。 試圖直接檢測和糾正物理量子位元上錯誤也會破壞其量子性。而經典運
算中常見的複製數據,因為涉及到對信息進行多個精確的複製,但在量子中是行不通的。
為了克服這些問題,一些科學家,包括 Peter Shor、Robert Calderbank 和 Andrew
Steane,在研究了量子位元經歷退相干的速度之後,至少在理論上找到了解決方法。他們
證明,透過將信息儲存在糾纏的量子位元的集合中,有可能在不破壞量子信息的情況下檢
測和糾正錯誤,並將糾纏的量子位元的組合稱為邏輯量子位元。科學家們已經花了多年時
間來開發可應用於邏輯量子位元的程式和方法,以確保量子信息不出錯。
Honeywell 量子解決方案和劍橋量子公司合併
Honeywell 表示未來還有更多的工作要做。因為創建邏輯量子位元和應用量子糾錯也會增
加系統的噪音,研究人員現在正在努力跨越邏輯錯誤率小於物理錯誤率的平衡點。之後,
研究人員將致力於製造多個邏輯量子位元,這通常需要更好的保真度、更多的物理量子位
元以及量子位元之間更好的連接,難度更高。但 Honeywell 團隊的最終目標是創造一個
新時代的容錯量子電腦,即使遇到一些操作失敗也能繼續運作。
最近,Honeywell 量子解決方案和劍橋量子公司(Cambridge Quantum)宣布成立合資公
司,合併兩家公司的量子業務後,有機會成為全球最大的量子公司。
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