美国耶鲁大学与谷歌量子人工智能团队合作取得了一项重大突破。研究人员首次实现了对多能级量子系统的纠错,其性能超过了当前最佳的无纠正技术,成功突破了量子纠错的"盈亏平衡点"。这项成果为量子信息处理开辟了更高效的途径,相关论文已发表在《自然》杂志上。
量子计算机面临的核心挑战是量子态的脆弱性,环境干扰容易导致信息丢失。传统量子纠错技术只能在二元量子位中实现"盈亏平衡"。此次研究首次在三元和四元量子态上实现了高效纠错,不仅超越了传统二元量子位的性能,还突破了量子纠错的"盈亏平衡点"。
研究团队采用了戈特斯曼-基塔耶夫-普雷斯基尔(GKP)玻色编码技术,将三元和四元逻辑量子态编码于超导微波腔中。实验结果显示,纠错后的信息存储寿命比未纠错态显著延长,增益系数达到1.82和1.87,性能与现有最优纠错量子比特相当甚至更优。
这项研究具有多重优势:首先,单个物理系统可以承载更多逻辑态,减少了计算所需的物理组件数量;其次,高维结构有助于更高效地合成量子门和编译算法;最后,GKP编码的qudit能与现有超导系统兼容,支持未来架构的无缝升级。这一突破为量子计算的发展带来了新的可能性。
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科学家成功破译复杂疾病基因密码
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科学家首次捕捉到神秘宇宙偏振微波信号
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