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错误率最低的量子比特面世

发布时间:2020-06-10 发布者:亚洲时报

量子比特没有一个明确的定义,不同的研究者采用不同的表达方式。比特是信息技术中的一个单位,而量子比特就是在比特的基础上附加了物理学中“量子”的特性,主要用来描述信号可能的状态。根据量子计算的基本特性,允许量子比特是同一时刻两个状态的叠加。简单来说就是信息界的“薛定谔的猫”。


(图源:网络)


近日,美国科学家称,在为不出错量子计算机制备并测量量子比特方面,他们创造了新纪录,其错误率仅为0.03%,为迄今为止最低错误率。此举有望推进量子计算机的研发工作。

 

最新研究资深作者、加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授埃里克·哈德森表示,当前功能最强大的量子计算机是“嘈杂中等规模量子”(NISQ)设备。NISQ设备对错误非常敏感,在制备和测量量子比特方面更是如此,以100个量子比特来举例,1%的测量误差就意味着实验设备提供错误答案的几率为63%。

 

对于“嘈杂中等规模量子”设备,中等规模指的是现在可以获得的量子计算机的尺寸大小,可能超出当今超级计算机的能力范围,足以执行某些高度专业化的任务。“嘈杂”则是强调对量子比特的掌握还未及完美,小误差会随着时间推移而积累,计算时间过长就会得不到正确答案。

 

为了解决这个问题,降低错误率,哈德森及其同事最近开发出一种新量子比特,该量子比特位于一个由激光冷却的放射性钡离子中。这种离子拥有几乎理想的特性,使他们的团队制备和测量量子比特的错误率仅为0.03%,低于迄今任何其他量子技术,可用于实现超低错误率量子器件。

 

哈德森表示,量子比特领域的这一新研究应该可以影响量子信息科学的几乎每个领域。这种放射性离子可广泛应用于量子网络、传感、计时、模拟和计算领域。而且,新研究为大规模NISQ设备的研发铺平了道路。

 

量子计算机一直是各大科技巨头关注的领域。它是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。其特点主要有运行速度较快、处置信息能力较强、应用范围较广等。值得一提的是,中国科研团队完成了10个超导量子比特的操纵,成功打破了目前世界上最大位数的超导量子比特的纠缠和完整的测量的记录。

 

谷歌于2013年建立了量子人工智能实验室,并与加州大学研究团队合作开发超导量子比特。谷歌量子研究团队于6月13日让Sycamore量子芯片实现了曾经被认为是不可能的目标;微软则试图利用“拓扑量子比特”,唯一的问题是它可能并不存在。

 

中国方面,中科曙光等公司也表示,虽然量子计算技术还属于前沿技术领域,但将会持续关注,并在时机成熟时开展研发生产工作。

 

责任编辑:Carrick

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