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中国科学家在世界上首次实现拓扑量子纠错
2012-02-24 11:43   来源:世界科技报道

【ICXO.com编者按】近年来,学术界提出了拓扑量子纠错这一全新概念,把量子态的拓扑性质应用于量子纠错过程中,从而将量子纠错中可容忍的最高逻辑操作错误发生率提高了三个数量级,达到10-2量级……

  【世界科技报道-讯】该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

  《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。

  中国科学技术大学微尺度国家实验室(筹)潘建伟及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组与澳大利亚和加拿大的研究人员合作,将拓扑量子计算和量子纠错理论结合在一起,利用具有拓扑性质的八光子簇态,在世界上首次成功实现了拓扑量子纠错。该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

  量子计算机由于其超越经典计算机极限的强大并行运算能力,成为二十一世纪量子物理学家们梦寐以求的目标。然而,学术界公认的长期困扰其物理实现的最大问题“消相干效应”——由于量子计算机不可避免地与环境耦合而产生的各种噪声从而使计算过程产生各种错误——一直没有得到很好的解决。国际上以往提出的众多量子纠错方案中,一般采用对每一步逻辑操作都进行量子纠错的方法。这样,为了可扩展量子计算能够有效进行,要求每一步逻辑操作的错误发生率都不得高于10-5量级,而这么低的容错率是目前任何实验手段都无法实现的。

  近年来,学术界提出了拓扑量子纠错这一全新概念,把量子态的拓扑性质应用于量子纠错过程中,从而将量子纠错中可容忍的最高逻辑操作错误发生率提高了三个数量级,达到10-2量级。拓扑量子纠错方案大大降低了对操作精度的要求,达到了现有实验技术可以实现的水平,是目前已知拥有最高容错率的量子计算方案,从而使得可扩展容错性量子计算在现实条件下成为可能。

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