实现量子计算机的一个主要挑战是量子纠错技术的发展。该技术为解决量子计算的基本单位量子位中出现的错误提供了解决方案,并防止它们在计算过程中被放大。
如果没有量子纠错,量子计算机就不可能超越经典计算机,因此,全世界都在努力推进这项技术。
韩国科学技术研究院(KIST)量子技术研究中心的李承宇博士研究组开发了世界上第一个针对离散变量(DV)和连续变量(CV)的混合量子纠错技术,并设计了基于混合技术的容错量子计算架构。
研究结果发表在《PRX量子》杂志上。
实现量子纠错的量子比特被称为逻辑量子比特,它们可以以两种不同的方式实现:离散变量(DV)和连续变量(CV)。IBM、谷歌、Quera、PsiQuantum等公司正在使用DV方法开发量子计算机,亚马逊(AWS)、Xanadu等公司正在采用CV方法开发量子计算机。这两种方法在操作难度和资源效率方面各有优缺点。
KIST的研究人员提出了一种将DV和CV量子比特的纠错集成在一起的方法,这两个量子比特之前是单独开发的。他们开发了一种基于混合技术的容错架构,并通过数值模拟证明了它结合了两种方法的优点,实现了更高效和有效的量子计算和纠错。
特别是,在光量子计算中,混合方法可以实现比现有技术高出4倍的光子损失阈值,并且可以在保持相同水平的逻辑错误率的同时将资源效率提高13倍以上。
KIST的李宰学博士表示:“此次开发的混合量子纠错技术不仅可以与光学系统结合,还可以与超导体和离子阱系统结合。”
“这项研究为量子计算的发展提供了一个新的方向,”领导这项研究的韩国科学技术研究院(KIST)的李承宇博士(Seung-Woo Lee)说。综合不同平台优势的混合技术将在大规模量子计算机的开发和商用化中发挥关键作用。”