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記者24日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校潘建偉、朱曉波、陳宇翱團隊，清華大學(xué)馬雄峰團隊，以及牛津大學(xué)等機構的科學(xué)家們用超導量子比特，對五量子比特糾錯碼進(jìn)行了實(shí)驗探索，在超導量子系統上驗證了用超導量子比特實(shí)現量子糾錯碼的可行性。研究成果日前發(fā)表于《國家科學(xué)評論》上。
? 要實(shí)現通用容錯的量子計算，關(guān)鍵在于量子糾錯。量子糾錯中，一個(gè)重要的里程碑是實(shí)現優(yōu)于簡(jiǎn)單的物理量子比特的邏輯量子比特的糾錯。在未來(lái)10年，實(shí)現通用量子糾錯碼仍然是最大的挑戰和難題。
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研究人員首先對超導量子比特進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗優(yōu)化，實(shí)現了100多個(gè)量子門(mén)。用于實(shí)現五量子比特糾錯碼的設備是一個(gè)12比特超導量子處理器。在這12個(gè)量子比特中，研究人員選擇了5個(gè)相鄰的量子比特來(lái)進(jìn)行實(shí)驗，這些量子比特是通過(guò)電容耦合到它們最近的比特的。經(jīng)過(guò)仔細校正和對門(mén)參數的優(yōu)化，實(shí)現單比特門(mén)的平均保真度為0.9993，兩比特門(mén)的平均保真度為0.986。僅通過(guò)使用單量子比特旋轉門(mén)和兩量子比特受控相位門(mén)，研究人員實(shí)現了對邏輯態(tài)進(jìn)行編碼和解碼。
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在此基礎上，研究人員在理論上編譯和優(yōu)化了編碼過(guò)程，使最鄰近受控相位門(mén)的數量減少到8個(gè)，最終實(shí)現了功能齊全的五比特糾錯碼的基本組成部分，其中包括將通用邏輯量子比特編碼為糾錯碼。隨后，研究人員對糾錯碼的關(guān)鍵特征進(jìn)行了驗證，包括識別任意單比特錯誤、邏輯態(tài)的邏輯門(mén)操作等，從而實(shí)現所謂“完美編碼”。
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