量子計算達重要里程碑:準確率超過99%

文/GreenMedInfo 余欣然編譯

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【新唐人北京時間2022年01月27日訊】1月19日發表在《自然》(Nature)上的三份研究都展示了量子計算機的運算準確率超過了99%,是量子計算研究機領域一個重要的里程碑。

數位,也叫比特,是計算機的基本信息單位。現在計算機的數位只有0和1兩種狀態;而量子計算機的量子數位除了0和1之外,還有第三種既是0又是1的狀態,就是所謂的量子疊加態。這使得量子計算機擁有比現在計算機強大很多的計算能力。但是,因為量子疊加態很容易受到外在因素的干擾,所以量子數位的出錯率很高。這是量子計算機研發道路上的一個主要障礙。

這三份研究在這方面實現了突破。而且,三份研究的設計都是使用硅材料,這意味著這些設備與現在主流的半導體製造技術更兼容。

第一份研究由澳大利亞新南威爾士大學(UNSW)物理學家安德里亞·莫雷洛(Andrea Morello)負責,使用磷原子核的自旋特性編碼量子信息。

另外兩份研究分別由荷蘭代爾夫特理工大學(Delft University of Technology)和日本理化學研究所(RIKEN)完成,採用的是不一樣的技術——使用困在硅和硅鍺合金製成的量子點內的自旋電子作為量子數位。這兩個研究組設計的單數位和雙數位系統的準確率也都超過了99%,詳見下表。

莫雷洛說,他們研發的硅基量子數位能夠保持信息的時間長度,在2014年已經達到35秒,而當時其它技術能夠保持信息的時間長度只有百微秒。但是為了實現這項優勢,他們的量子數位需要和周圍的環境隔開,導致數位之間溝通不利。而要實現大規模的運算,量子數位之間必須能順利溝通。

現在他們解決了這個問題。他們利用了一個電子和兩個磷原子核組成的三量子數位系統。兩個磷原子核通過這個電子進行溝通,研究人員只操控兩個磷原子核,所以這個系統只有兩個量子數位參與運算,但算是三個量子數位的系統。

荷蘭研究組負責人西格·塔魯查(Seigo Tarucha)說:「這是第一次自旋量子數位技術與超導電路和離子阱技術相比,在全局量子控制性能方面有了競爭力。」

莫雷洛說:「錯誤率只有在低於1%的情形下,才有可能使用糾錯協議。現在終於達到了這個標準,下一步我們可以開始設計硅基量子處理器,並擴大規模,進行有實際意義的、可靠的運算。」

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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