荷蘭量子計(jì)算公司QuTech的研究人員與代爾夫特理工大學(xué)、荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)院（TNO）合作，在量子糾錯方面達(dá)到了一個新里程碑,。他們將編碼量子數(shù)據(jù)的高保真操作與可擴(kuò)展的方案集成在一起,，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。研究成果近日發(fā)表在《自然·物理學(xué)》12月刊上。

物理量子位容易出錯，這些誤差有多種來源，包括量子退相干,、串?dāng)_和不完善的校準(zhǔn)。幸運(yùn)的是,，量子糾錯理論規(guī)定了在同步保護(hù)量子數(shù)據(jù)免受此類錯誤影響的同時進(jìn)行計(jì)算的可能性,。

QuTech的萊昂納多·狄卡羅教授表示，兩種功能將糾錯量子計(jì)算機(jī)與當(dāng)今嘈雜的中級量子處理器區(qū)分開來,。首先,，它將處理以邏輯量子位而不是物理量子位（每個邏輯量子位由許多物理量子位組成）編碼的量子信息。其次,，它將使用與計(jì)算步驟交錯的量子奇偶校驗(yàn)來識別和糾正物理量子位中發(fā)生的錯誤,，從而在處理編碼信息時保護(hù)這些信息。

根據(jù)理論,，只要物理錯誤的發(fā)生率低于閾值,，并且用于邏輯運(yùn)算和穩(wěn)定的電路是容錯的,，邏輯錯誤率可以被指數(shù)級抑制。

因此,，增加冗余并使用越來越多的量子位來編碼數(shù)據(jù),，凈誤差就會下降。代爾夫特理工大學(xué)的研究人員與TNO合作,，朝著這個目標(biāo)邁出了重要一步,，實(shí)現(xiàn)了一個由七個物理量子位（超導(dǎo)傳輸子）組成的邏輯量子位。

QuTech的芭芭拉·特豪教授稱,，新研究表明可使用編碼信息進(jìn)行計(jì)算所需的所有操作,。這種將高保真邏輯運(yùn)算與重復(fù)穩(wěn)定的可擴(kuò)展方案相結(jié)合是量子糾錯的關(guān)鍵步驟。

研究人員解釋說,，到目前為止,，他們不僅實(shí)現(xiàn)了編碼和穩(wěn)定，也證明了可以進(jìn)行計(jì)算,。這就是容錯計(jì)算機(jī)最終必須做的事情：同時處理和保護(hù)數(shù)據(jù)免受錯誤影響,。

研究人員進(jìn)行三種類型的邏輯量子位操作：在任何狀態(tài)下初始化邏輯量子位，用門轉(zhuǎn)換它,，并測量它。研究表明以上都可直接對編碼信息進(jìn)行操作,。對于每種類型,，研究人員觀察到容錯變體的性能高于非容錯變體。容錯操作是減少物理量子位錯誤累積為邏輯量子位錯誤的關(guān)鍵,。

狄卡羅表示：“隨著我們增加編碼冗余,，凈錯誤率實(shí)際上呈指數(shù)級下降。我們目前已將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向17個物理量子位,，接下來將是49個,。我們量子計(jì)算機(jī)架構(gòu)的所有層都旨在實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)展?！?/span>