美科学家设计容易建造的量子计算机模式

美国科学家公布了一种较容易建造的量子计算机新模式。利用该模式，在目前组件还是第一代水平的条件下，就能生成可靠的计算结果。研究人员说，这一模式可以不增加硬件负荷而减少量子计算的出错率。
　　美国国家标准和技术研究所的科学家伊曼纽尔·尼尔在3日出版的《自然》杂志上发表文章说
　　，
量子计算机借助量子的状态来表达传统计算机的“1”、“0”或两者皆有的状态，能完成传统计算机无法进行的任务。储存信息的量子状态被称为“量子位”或者“量子比特”。量子计算机的可靠性取决于量子的状态能否得到保持。目前，很小的外界电磁干扰都能破坏原先的量子态。因此，设计一种纠错机制是建造实用量子计算机的关键。
　　按现有水平，建造一台容错率在3％的量子计算机，必须耗费大量的运算能力。尼尔在论文中提出，可以建造一个类似金字塔的架构，将量子位相对简单地组成群落，在关键的中间环节借助量子态的远距离传输来实现连续纠错。量子态的远距离传输也称为离物传输，指在空间的不同点制备完全相同的量子态，但不需要物理通道的过程。
　　尼尔的论文举例说，可以用36个量子位，经过3次操作而获得一对准确度较高、可应用于运算的量子位。这36个量子位先分成9组，每组包含的4个量子位经过第1次操作后分别产生1对新的量子位，也就是说共产生9对新量子位。这9对量子位随后又分成3组，每组中的3对量子位经过第2次操作后分别再产生1对量子位，结果共产生3对新量子位。这3对新量子位经过第3次、也就是最后1次操作，最终产生1对量子位。在3次操作中，每次新产生的1对量子位分别对应1对或2对用于纠错的量子位。测量这些用于纠错的量子位的值，可以检测和纠正每次操作后新产生的量子位的错误。这种架构对量子位错误可以起到反复校验和纠正的作用，从而可以保证最终产生的金字塔“塔尖”上那对可用于实际运算的量子位，是构成金字塔的各量子位中准确度最高的。
　　这一模式是科学家借助计算机工作站经过几个月的模拟之后得出的。尼尔说，量子计算的理论和实际应用还有巨大差距，相当于用古老的电子管来设计今天的超级计算机。他提出的模型缩小了这一差距，使量子计算在实践上可行。从理论上来说，它可以达到3％的容错率，比目前科学家通常认为可接受的容错率高了几百倍，但还必须经过大量工作才能建造出实用的量子计算机。美国科学家公布了一种较容易建造的量子计算机新模式。利用该模式，在目前组件还是第一代水平的条件下，就能生成可靠的计算结果。研究人员说，这一模式可以不增加硬件负荷而减少量子计算的出错率。
　　美国国家标准和技术研究所的科学家伊曼纽尔·尼尔在3日出版的《自然》杂志上发表文章说
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量子计算机借助量子的状态来表达传统计算机的“1”、“0”或两者皆有的状态，能完成传统计算机无法进行的任务。储存信息的量子状态被称为“量子位”或者“量子比特”。量子计算机的可靠性取决于量子的状态能否得到保持。目前，很小的外界电磁干扰都能破坏原先的量子态。因此，设计一种纠错机制是建造实用量子计算机的关键。
　　按现有水平，建造一台容错率在3％的量子计算机，必须耗费大量的运算能力。尼尔在论文中提出，可以建造一个类似金字塔的架构，将量子位相对简单地组成群落，在关键的中间环节借助量子态的远距离传输来实现连续纠错。量子态的远距离传输也称为离物传输，指在空间的不同点制备完全相同的量子态，但不需要物理通道的过程。
　　尼尔的论文举例说，可以用36个量子位，经过3次操作而获得一对准确度较高、可应用于运算的量子位。这36个量子位先分成9组，每组包含的4个量子位经过第1次操作后分别产生1对新的量子位，也就是说共产生9对新量子位。这9对量子位随后又分成3组，每组中的3对量子位经过第2次操作后分别再产生1对量子位，结果共产生3对新量子位。这3对新量子位经过第3次、也就是最后1次操作，最终产生1对量子位。在3次操作中，每次新产生的1对量子位分别对应1对或2对用于纠错的量子位。测量这些用于纠错的量子位的值，可以检测和纠正每次操作后新产生的量子位的错误。这种架构对量子位错误可以起到反复校验和纠正的作用，从而可以保证最终产生的金字塔“塔尖”上那对可用于实际运算的量子位，是构成金字塔的各量子位中准确度最高的。
　　这一模式是科学家借助计算机工作站经过几个月的模拟之后得出的。尼尔说，量子计算的理论和实际应用还有巨大差距，相当于用古老的电子管来设计今天的超级计算机。他提出的模型缩小了这一差距，使量子计算在实践上可行。从理论上来说，它可以达到3％的容错率，比目前科学家通常认为可接受的容错率高了几百倍，但还必须经过大量工作才能建造出实用的量子计算机。