哈佛大學(xué)在量子計算方面取得了新突破。這是一個具有48個邏輯量子比特的新型邏輯量子處理器。據(jù)稱，它可以在糾錯系統(tǒng)上執(zhí)行大規(guī)模算法。

在量子計算中，一個量子比特或“量子位”是一個信息單位，就像經(jīng)典計算中的二進(jìn)制位一樣。二十多年來，物理學(xué)家和工程師們向世界展示了量子計算在原則上是可能的，通過操縱量子粒子——無論是原子、離子還是光子，來創(chuàng)造物理量子位。 但是，成功地利用量子力學(xué)的奇異之處進(jìn)行計算，比簡單地積累足夠多的物理量子位要復(fù)雜得多，因為物理量子位本身就不穩(wěn)定，容易從量子狀態(tài)中崩潰。 創(chuàng)建邏輯量子位作為可控單元——就像經(jīng)典比特一樣，一直是該領(lǐng)域的一個基本障礙，人們普遍認(rèn)為，除非量子計算機(jī)能夠在邏輯量子位上可靠地運行，否則技術(shù)無法真正起飛。 近期，一組來自美國哈佛大學(xué)的團(tuán)隊在尋求穩(wěn)定、可擴(kuò)展的量子計算方面實現(xiàn)了一個關(guān)鍵的里程碑。該團(tuán)隊首次創(chuàng)建了一個可編程的邏輯量子處理器，能夠編碼多達(dá)48個邏輯量子比特，并執(zhí)行數(shù)百個邏輯門操作。

據(jù)悉，他們的系統(tǒng)是第一個在糾錯量子計算機(jī)上執(zhí)行大規(guī)模算法的演示，預(yù)示著早期容錯或可靠不間斷量子計算的到來。研究人員將這一成就描述為一個可能的轉(zhuǎn)折點。 研究人員說，“我認(rèn)為這是一個非常特別的事情即將到來的時刻。盡管未來仍有挑戰(zhàn)，但我們預(yù)計這一新的進(jìn)展將大大加速大規(guī)模、有用的量子計算機(jī)的發(fā)展。” 這一突破建立在多年來對一種稱為中性原子陣列的量子計算架構(gòu)的研究之上，該架構(gòu)也是在哈佛大學(xué)的實驗室中首創(chuàng)的。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《自然》雜志上。

具體而言，一塊超冷的懸浮銣原子是這個系統(tǒng)的核心。這些原子，作為系統(tǒng)的物理量子位，可以移動和形成對或成為“糾纏”在計算過程中。糾纏的原子對聚集在一起形成量子門，這是代表計算能力的單位。該團(tuán)隊此前在糾纏操作中展示了低錯誤率，從而確立了中性原子陣列系統(tǒng)的可靠性。 在他們的邏輯量子處理器中，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)證明了使用激光對整個邏輯量子位部分的并行多路控制。與單獨控制物理量子位相比，這種方法更高效且可擴(kuò)展。 “我們正試圖標(biāo)志著這一領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，開始用糾錯量子位而不是物理量子位測試算法，并為更大的設(shè)備開辟道路。”他們說。

審核編輯：黃飛