哈佛大學量子計算糾錯實現重大突破

　　哈佛團隊最近在一項重大突破中，通過其新穎的平臺，使量子計算向前邁進了一大步。該平臺具有動態(tài)重新配置的能力，并在兩個量子位糾纏門中實現了低錯誤率。這項成果已在《自然》雜志上發(fā)表，標志著我們在克服量子糾錯難題上取得了顯著進展，使哈佛大學的技術站在了與其他領先的量子計算方法相媲美的地位。這項工作是哈佛大學與麻省理工學院等機構緊密合作的結果，為邁向可擴展、糾錯的量子計算領域打下了關鍵基礎。

　　哈佛大學團隊開發(fā)的降低錯誤的方法有效地突破了技術規(guī)模擴大的一個主要障礙。

　　量子計算技術具有巨大的潛力和前所未有的速度及效率，遠超過目前最先進的超級計算機。然而，這種顛覆性的技術尚未得到廣泛推廣或商業(yè)化，其主要原因在于糾錯的固有難題。與經典計算機不同，量子計算機不能通過反復復制編碼數據來糾正錯誤。因此，科學家們必須尋找全新的解決方案。

　　如今，一篇新發(fā)表在《自然》雜志上的論文展示了哈佛大學量子計算平臺在解決長期存在的量子糾錯問題方面的巨大潛力。

　　哈佛團隊的領軍人物是量子光學專家Mikhail Lukin，他是約書亞和貝絲·弗里德曼大學物理學教授以及哈佛量子計劃的聯(lián)合主任。這項在《自然》雜志上報道的工作是哈佛大學、麻省理工學院和波士頓QuEra計算公司之間深度合作的成果。此外，喬治·瓦斯默·萊弗里特(George Vasmer Leverett)物理學教授馬庫斯·格雷納(Markus Greiner)的團隊也做出了重要貢獻。

　　哈佛平臺的獨特性

　　經過數年的努力，哈佛平臺已成功構建在一系列超冷激光捕獲的銣原子上。每個原子作為一個位(在量子世界中稱為“量子位”)，能夠進行極其快速的計算。

　　該團隊的核心創(chuàng)新在于將他們的“中性原子陣列”配置為能夠在計算過程中通過移動和連接原子來動態(tài)改變其布局——這在物理學術語中被稱為“糾纏”。糾纏原子對的操作被稱為雙量子位邏輯門，是計算能力的基本單位。

　　在量子計算機上運行復雜的算法需要大量的門操作。然而，這些門操作容易出現錯誤，錯誤的累積會導致算法失效。

　　在新論文中，該團隊報告了其兩量子位糾纏門接近完美的性能以及極低的錯誤率。他們首次實現了以低于0.5%的錯誤率糾纏原子的能力。就操作質量而言，這使得他們的技術性能與其他領先的量子計算平臺(如超導量子位和俘獲離子量子位)相當。

　　哈佛大學量子計算糾錯的優(yōu)勢與未來前景

　　然而，由于系統(tǒng)規(guī)模大、量子位控制高效以及動態(tài)重新配置原子布局的能力，哈佛的方法相比這些競爭對手具有顯著優(yōu)勢。

　　“我們已經確定，這個平臺的物理誤差足夠低，你實際上可以想象基于中性原子的大規(guī)模糾錯設備，”第一作者西蒙·埃弗里德(Simon Evered)說， “現在我們的錯誤率已經足夠低了，如果我們將原子組合成邏輯量子位——信息非本地存儲在組成原子之間——這些經過量子糾錯的邏輯量子位的錯誤甚至可能比單個原子更低。”

　　在同一期的《自然》雜志上，除了報道哈佛團隊的進展外，還介紹了由現就職于普林斯頓大學的前哈佛研究生杰夫·湯普森(Jeff Thompson)領導的其他創(chuàng)新成果，以及前哈佛大學博士后研究員曼努埃爾·恩德雷斯(Manuel Endres)，他現在在加州理工學院工作。總的來說，這些進展為量子糾錯算法和大規(guī)模量子計算奠定了堅實的基礎。所有這些都表明，中性原子陣列上的量子計算正在展現其巨大的潛力。

　　Lukin教授表示：“這些貢獻為可擴展量子計算領域帶來了非常特殊的機會，并為整個領域創(chuàng)造了一個真正激動人心的時刻。”By HARVARD UNIVERSITY

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