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在中國科學院院士俞大鵬帶領(lǐng)下，南方科技大學深圳量子科學與工程研究院超導量子計算實驗室助理研究員徐源課題組聯(lián)合福州大學教授鄭仕標、清華大學副教授孫麓巖等組成的研究團隊，通過實時重復的量子糾錯過程，延長了量子信息的存儲時間，相關(guān)結(jié)果超過編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯情況下的最好值。這是我國科學家在量子糾錯領(lǐng)域的最新研究成果，相關(guān)學術(shù)文章于北京時間23日在國際著名學術(shù)期刊《自然》網(wǎng)站上刊登。
量子糾錯操作的實驗表征結(jié)果（研究團隊供圖）
雖然近年基于超導量子線路系統(tǒng)的量子信息處理領(lǐng)域研究發(fā)展迅猛，但由于量子計算機體系的錯誤率遠高于經(jīng)典數(shù)字計算機，想要構(gòu)建具有實用價值的通用量子計算機，量子糾錯依然不可或缺，因其可有效保護量子信息免受環(huán)境噪聲干擾。
在傳統(tǒng)的量子糾錯方案編碼中，一個邏輯量子比特需要多個冗余的物理比特，不但需要巨大的硬件資源成本，發(fā)生錯誤的通道數(shù)也隨比特數(shù)增加而顯著增多，可能呈現(xiàn)“越糾越錯”的局面，導致量子糾錯后的效果遠未達到不糾錯情況下的最好值，無法產(chǎn)生正的量子糾錯增益。這成為當前量子糾錯技術(shù)無法實用化、可擴展發(fā)展的核心瓶頸。
研發(fā)團隊通過開發(fā)高相干性能的量子系統(tǒng)，設(shè)計和實現(xiàn)了錯誤率低的錯誤探測方法，以及改進和優(yōu)化量子糾錯技術(shù)等實驗手段，最終在玻色模式中實現(xiàn)了基于離散變量的二項式編碼的邏輯量子比特，并通過實時重復的量子糾錯過程，延長了量子信息的存儲時間，相關(guān)結(jié)果超過編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯情況下的最好值，超越了盈虧平衡點，帶來正的量子糾錯增益，向?qū)嵱没蓴U展通用量子計算邁出了關(guān)鍵一步。
