消除量子計算錯誤，加州理工學院研究員發布量子橡皮擦

　　據《自然》雜志報道，由加州理工學院領導的一組研究人員率先展示了一種量子橡皮擦。物理學家表示，他們可以精確定位并糾正量子計算系統中被稱為“擦除”錯誤的錯誤。

　　這項新研究的聯合主要作者、加州理工學院物理學教授曼努埃爾·恩德雷斯實驗室的研究生亞當·肖說:“在量子計算機中，通常很難檢測到錯誤，因為尋找錯誤的行為會導致更多錯誤發生。”“但我們表明，通過一些仔細的控制，我們可以精確地定位和刪除某些錯誤，而不會產生后果，這就是‘刪除’這個名字的由來。”

　　量子計算力學到底是什么?

　　量子計算機基于控制亞原子領域的物理定律，比如糾纏，一種粒子保持連接并相互模仿而不直接接觸的現象。在這項新研究中，研究人員專注于一種使用中性原子陣列或不帶電原子的量子計算平臺。具體來說，他們操縱了單個堿土中性原子，這些原子被限制在由激光制成的“鑷子”中。原子被激發到高能狀態，即“里德伯”狀態，在這種狀態下，鄰近的原子開始相互作用。

　　“我們量子系統中的原子相互交談并產生糾纏，”該研究的另一位聯合主要作者Pascal Scholl解釋說，他曾是加州理工學院的博士后學者，現在在法國一家名為PASQAL的量子計算公司工作。

　　量子糾纏是量子計算機超越經典計算機的原因。“然而，大自然不喜歡停留在這些量子糾纏態，”Scholl解釋說。“最終，一個錯誤發生了，破壞了整個量子態。這些糾纏態可以想象成裝滿蘋果的籃子，其中的原子就是蘋果。隨著時間的推移，一些蘋果會開始腐爛，如果不把這些蘋果從籃子里拿出來，換成新鮮的蘋果，所有的蘋果都會很快腐爛。目前還不清楚如何完全防止這些錯誤的發生，所以現在唯一可行的選擇就是發現并糾正它們。”

　　該次研究是錯誤檢測和糾正的創新：

　　新的錯誤捕捉系統被設計成這樣，當被激光擊中時，錯誤的原子會發出熒光或發光。Scholl說:“我們有發光原子的圖像，可以告訴我們錯誤在哪里，因此我們可以將它們從最終統計中刪除，或者使用額外的激光脈沖來主動糾正它們。”

　　在中性原子系統中實現擦除檢測的理論最早是由普林斯頓大學電子和計算機工程教授杰夫·湯普森和他的同事們提出的。該團隊最近也在《自然》雜志上報告了他們的技術。

　　加州理工學院的研究小組表示，通過消除和定位里德伯原子系統中的錯誤，他們可以提高糾纏的總體速率或保真度。在這項新研究中，研究小組報告說，1000對原子中只有1對沒有糾纏在一起。這比之前取得的成績提高了10倍，是此類系統中迄今為止觀察到的最高糾纏率。

　　最終，這些結果對使用里德伯中性原子陣列的量子計算平臺來說是個好兆頭。“中性原子是最具可擴展性的量子計算機類型，但直到現在它們還沒有高糾纏保真度，”肖說。

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