新方法實現更高效量子糾錯

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據英國《新科學家》報道，IBM公司已成功地大幅減少了防止量子計算機出現錯誤所需的量子比特數。其最新的量子糾錯方法或能減少構建有用的量子機器所需的量子比特數量。

當今量子計算機的最大問題是噪聲，它們的錯誤率約為千分之一，而經典計算機錯誤率約為十億分之一。這意味著，如果想降低量子計算機上的錯誤率，科學家需要許多額外的量子比特（可能是數百萬甚至更多）來檢查錯誤并確保最終答案是準確的。

但以當今的技術，不可能構建和連接那么多的量子比特。因此，IBM研究團隊提出了一種可糾正錯誤的程序，同時保持低錯誤所需的量子比特數量以減少成本。

他們的協議基于一種設置，其中計算機中的每個量子比特通過量子糾纏與其他6個量子比特連接，以便7個連接的量子比特中的每一個都可以監視其他量子比特。目前最具前景的量子糾錯碼是表面碼，它將每個量子比特與其他4個量子比特連接，從而可輕松地將它們排列在芯片表面上的簡單網格中，但這種新設置需要兩個并行網格達到所需的連接水平。

新方法需要新型芯片和遠程連接器來連接這些芯片上的量子比特，但它可將量子計算機中存儲信息所需的量子比特數量減至1/10。它可使用288個量子比特實現一定程度的糾錯，而使用表面碼則需要4000個量子位。

研究人員表示，實現這一想法所需的技術是可行的，但這并不意味著即將實現完全容錯、無差錯的量子計算。他們仍在研究如何從簡單地存儲量子信息擴展為執行實際計算。構建更高效的內存的方法是朝著這個目標邁出的一大步。

圖片來源：Connie Zhou/IBM

總編輯圈點：

某一個二極管擊穿，某一次電波干擾，都會變亂計算機的0和1。從20世紀40年代開始，計算機成功的保障就是驗算。雖然理論上無法確保百分之百準確，但巧妙的驗算辦法能用最短時間、最少存儲空間，確保最大概率的準確，其結果就是今天極其可靠的互聯網。量子計算機的物理實現與經典計算不同，量子驗算也要從頭研發，它迥異于經典算法，也有更多可挖掘的潛力。

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