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實現容錯控制技術的離子阱量子位元

孫欣|特約編輯 (臺灣大學化學系研究助理)

量子容錯控制(Fault-tolerant Control)是實現大規模量子計算的必要條件之一,也被視為是量子電腦技術的重要里程碑。與傳統電腦相比,量子電腦更容易遭受到環境中的種種雜訊所影響,使得量子計算產生錯誤。容錯控制則是一項在充滿雜訊的環境中,仍能使量子電腦的錯誤可以被修正的進階技術,但由於過去量子控制的精密度不夠高及量子位元數目不夠多等等限制,實驗上量子容錯控制的成果仍有限。最近,來自馬里蘭大學以及其他頂尖院校的團隊,在離子阱量子電腦上成功實作了一種被稱為Bacon-Shor Code的錯誤校正方法,此實驗以13個物理量子位元表示一個邏輯量子位元,並展示該邏輯量子位元與沒有被錯誤校正的量子位元相比,對於量子雜訊有更高的容忍度,且在單量子位元控制的正確性上,也展現了卓越的進步。此研究為量子容錯控制技術的實驗應用,寫下了嶄新的一頁,也讓我們離真正大規模的量子計算又進了一步。

量子錯誤校正電路示意圖
量子錯誤校正電路示意圖,透過多個量子位元進行編碼,可以幫助偵錯並修正量子電腦在運作過程中發生的錯誤。圖中的量子電路實作了Peter Shor早期提出的Shor’s code,也是理論上最早的錯誤校正手段之一。出處:維基百科

資料來源

  1. 團隊於”自然”期刊發表之研究論文 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03928-y
  2. 維基百科條目 “量子錯誤校正” https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_error_correction

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