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量子纠错领域里程碑式突破,谷歌研发 DQLR 大幅提高量子计算机可靠性

2023/11/16 15:29:43 来源:IT之家 作者:故渊 责编:故渊

IT之家 11 月 16 日消息,谷歌量子人工智能(Google Quantum AI)带领团队,在完善量子计算方面迈出了具有里程碑意义的一步。

目前在制造可靠的量子计算机方面,其中一项挑战就是解决量子比特(qubits)的重要缺陷:容易在位翻转(bit-flip)和相位翻转(phase-flip)时出现错误。

目前业内主推量子纠错(QEC)方式,遏制位翻转和相位翻转时出现的错误。谷歌在论文中表示,通过深入研究其超导量子比特(transmon qubits),发现量子比特的错误更深层次原因是泄漏态(leakage states)。

泄漏态在量子操作中会污染附近的比特,特别是在广泛使用的 CZ 门操作期间,导致操作错误,阻碍算法的执行。

为了克服这个挑战,研究人员引入了一种称为 Data Qubit Leakage Removal(DQLR)的全新量子操作。

DQLR 专门针对数据比特中的泄漏态,并高效地将其转化为计算态(computational states)。

这个过程涉及到两比特门--Leakage iSWAP,这是受到 CZ 门启发,后续通过迅速重置度量比特以消除错误。

该研究表明,DQLR 显著降低了所有量子比特的平均泄漏态比重,从近 1% 降低到约 0.1%。重要的是,DQLR 防止了在实施之前观察到的数据量子比特泄漏逐渐增加。

研究人员强调,仅靠清除渗漏是不够的。他们进行了量子纠错(QEC)实验,在每个周期结束时交错使用 DQLR,确保与逻辑量子态的保存兼容。结果显示,检测概率指标有显著改善。

此外,DQLR 的表现优于一种称为“测量泄漏去除”(MLR)的方法,该方法在有效减少泄漏的同时,也擦除了存储的量子态。

IT之家附上论文参考地址:Miao, K.C., McEwen, M., Atalaya, J. et al. Overcoming leakage in quantum error correction. Nat. Phys. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-02226-w

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关键词:量子谷歌

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