消除量子计算机错误的新方法

未来的量子计算机有望解决各种问题。例如，它们可以带来更可持续的材料、新药物，甚至解决基础物理学中最困难的问题。但与当今使用的经典计算机相比，初级量子计算机更容易出错。如果研究人员可以拿出一个特殊的量子橡皮擦来消除错误，那不是很好吗?

据 《自然》杂志报道， 加州理工学院领导的一组研究人员是首批展示一种量子橡皮擦的研究人员之一。物理学家表明，他们可以查明并纠正量子计算系统中被称为“擦除”错误的错误。

这项新研究的共同主要作者、 Manuel Endres实验室的研究生 Adam Shaw 表示：“通常情况下，检测量子计算机中的错误非常困难，因为仅仅寻找错误的行为就会导致更多错误的发生。 ”加州理工学院物理学教授。“但我们表明，通过一些仔细的控制，我们可以精确定位并删除某些错误，而不会产生任何后果，这就是名称删除的来源。”

量子计算机基于控制亚原子领域的物理定律，例如 纠缠，这是一种粒子在不直接接触的情况下保持连接并相互模仿的现象。在这项新研究中，研究人员专注于一种使用中性原子或不带电荷原子阵列的量子计算平台。具体来说，他们 操纵了限制在激光制成的“镊子”内的单个碱土中性原子。 原子被激发到高能态(或“里德伯”态)，其中相邻原子开始相互作用。

该研究的另一位共同主要作者、前加州理工学院博士后学者 Pascal Scholl 解释道：“我们的量子系统中的原子会相互通信并产生纠缠。”

纠缠使得量子计算机能够超越经典计算机。“然而，大自然不喜欢保持这些量子纠缠态，”绍尔解释道。“最终，发生了一个错误，这打破了整个量子态。这些纠缠态可以被认为是装满苹果的篮子，其中的原子就是苹果。随着时间的推移，一些苹果会开始腐烂，如果这些苹果不腐烂，从篮子里拿出来换上新鲜的苹果，所有的苹果都会很快腐烂。目前还不清楚如何完全防止这些错误的发生，所以现在唯一可行的选择就是检测并纠正它们。”

新的错误捕获系统的设计方式是，当受到激光照射时，错误的原子会发出荧光或发光。“我们有发光原子的图像，可以告诉我们错误在哪里，因此我们可以将它们排除在最终统计数据之外，或者应用额外的激光脉冲来主动纠正它们，”绍尔说。

在中性原子系统中实现擦除检测的理论 最初是由普林斯顿大学电气与计算机工程教授 Jeff Thompson及其同事提出的。该团队最近还在《自然》杂志上报道了该技术的展示 。

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