8月29日消息（南山）據(jù)國外媒體報道，來自日本理化學研究所的研究人員通過在一個三量子比特的硅基量子計算系統(tǒng)中演示糾錯，實現(xiàn)了向大規(guī)模量子計算邁出的重要一步。這項工作發(fā)表在《自然》雜志上，可能為實現(xiàn)一種實用的量子計算機鋪平道路。
量子計算機是當今研究的一個熱點領(lǐng)域，有望使解決某些傳統(tǒng)計算機難以解決的重要問題成為可能。它們使用完全不同的架構(gòu)，使用量子物理學中發(fā)現(xiàn)的疊加狀態(tài)，而不是傳統(tǒng)計算機中使用的簡單的1或0二進制位。然而，由于它們是以完全不同的方式設(shè)計的，對環(huán)境噪聲和其他問題非常敏感，如退相干，并且需要糾錯以使它們能夠進行精確計算。
一個重要挑戰(zhàn)是選擇什么系統(tǒng)能夠最好地充當 "量子比特"，這是用于進行量子計算的基本單位。不同的候選系統(tǒng)有其自身的優(yōu)勢和劣勢。今天一些流行的系統(tǒng)包括超導電路和離子，它們的優(yōu)點是已經(jīng)證明了某種形式的糾錯，允許它們投入實際使用，盡管規(guī)模很小。硅基量子技術(shù)在過去十年才開始發(fā)展，它的優(yōu)勢在于利用了類似于通常用于將數(shù)十億晶體管集成在一個小芯片中的半導體納米結(jié)構(gòu)，因此可以利用當前的生產(chǎn)技術(shù)。
然而，硅基技術(shù)的一個主要問題是缺乏錯誤連接的技術(shù)。研究人員之前已經(jīng)證明了對兩個量子比特的控制，但這對于糾錯來說是不夠的，這需要一個三量子比特系統(tǒng)。
在目前由理化所新興物質(zhì)科學中心和理化所量子計算中心的研究人員進行的研究中，該小組實現(xiàn)了這一壯舉，展示了對一個三量子比特系統(tǒng)的完全控制，從而首次提供了硅中量子糾錯的原型。他們通過實現(xiàn)一個三量子比特的Toffoli-type量子門來實現(xiàn)這一目標。
據(jù)論文的第一作者武田健太說："在量子點中實現(xiàn)量子糾錯碼的想法，大約在十年前就提出來了，所以這并不是一個全新的概念，但材料、器件制造和測量技術(shù)方面的一系列改進，使我們能夠成功地完成這項工作。我們非常高興能取得這一成果"。
該研究小組的負責人稱，他們下一步將是擴大系統(tǒng)的規(guī)模。為此，最好能與有能力大規(guī)模制造硅基量子器件的半導體工業(yè)集團合作。
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