中国科学家在世界上首次实现拓扑量子纠错

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/28 21:57:31
新闻来源:中国科学技术大学新闻中心
该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。

中国科学技术大学微尺度国家实验室(筹)潘建伟及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组与澳大利亚和加拿大的研究人员合作,将拓扑量子计算和量子纠错理论结合在一起,利用具有拓扑性质的八光子簇态,在世界上首次成功实现了拓扑量子纠错。该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

量子计算机由于其超越经典计算机极限的强大并行运算能力,成为二十一世纪量子物理学家们梦寐以求的目标。然而,学术界公认的长期困扰其物理实现的最大问题“消相干效应”——由于量子计算机不可避免地与环境耦合而产生的各种噪声从而使计算过程产生各种错误——一直没有得到很好的解决。国际上以往提出的众多量子纠错方案中,一般采用对每一步逻辑操作都进行量子纠错的方法。这样,为了可扩展量子计算能够有效进行,要求每一步逻辑操作的错误发生率都不得高于10-5量级,而这么低的容错率是目前任何实验手段都无法实现的。

近年来,学术界提出了拓扑量子纠错这一全新概念,把量子态的拓扑性质应用于量子纠错过程中,从而将量子纠错中可容忍的最高逻辑操作错误发生率提高了三个数量级,达到10-2量级。拓扑量子纠错方案大大降低了对操作精度的要求,达到了现有实验技术可以实现的水平,是目前已知拥有最高容错率的量子计算方案,从而使得可扩展容错性量子计算在现实条件下成为可能。

在中科院、科技部和国家自然科学基金委的支持下,潘建伟研究小组经过三年的艰苦努力,创造性地发展了一套全新的实验技术,将双光子纠缠的亮度提高了4倍,从而使得制备八光子簇态的总效率至少提高了200倍,仅用八十天时间就完成了实验,这在以前几乎是不可能实现的。同时,研究人员还设计了一种特殊的、滤除噪声的八光子干涉仪,成功制造出并观测到了具有拓扑性质的八光子簇态,并以此簇态为量子计算的核心资源,实现了拓扑量子纠错。实验结果显示,在拓扑量子计算的过程中可以完全纠正出现在任意量子比特上的单比特错误,而且当每个量子比特都以相同概率发生错误时,受保护的量子关联的有效错误率会大大降低。这项工作在实验上迈出了可扩展容错性量子计算的第一步,在量子计算领域具有里程碑式的意义,它将有力地推动可扩展量子计算的发展,为将来成功实现真正的量子计算打下坚实的基础。

对于该篇文章实现的目前所有已知的量子计算方案中拥有最高容错率的拓扑量子纠错方案的实验证明,《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。为此,《自然》专门发布了“Press release”,并邀请著名量子光学专家James Franson教授在“新闻视角”栏目撰文对这个工作进行了介绍。此外,文章还受到了英国物理学会的PhysicsWorld等许多科学媒体的关注。

(合肥微尺度物质科学国家实验室)


cnbeta.com/articles/174114.htm新闻来源:中国科学技术大学新闻中心
该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。

中国科学技术大学微尺度国家实验室(筹)潘建伟及其同事陈宇翱、刘乃乐等组成的研究小组与澳大利亚和加拿大的研究人员合作,将拓扑量子计算和量子纠错理论结合在一起,利用具有拓扑性质的八光子簇态,在世界上首次成功实现了拓扑量子纠错。该项研究成果以长文(Article)的形式发表在2月23日出版的纪念“计算机之父”图灵诞辰100周年的《自然》杂志上。这是量子信息领域以中国为第一单位发表在《自然》杂志上的首篇长文。

量子计算机由于其超越经典计算机极限的强大并行运算能力,成为二十一世纪量子物理学家们梦寐以求的目标。然而,学术界公认的长期困扰其物理实现的最大问题“消相干效应”——由于量子计算机不可避免地与环境耦合而产生的各种噪声从而使计算过程产生各种错误——一直没有得到很好的解决。国际上以往提出的众多量子纠错方案中,一般采用对每一步逻辑操作都进行量子纠错的方法。这样,为了可扩展量子计算能够有效进行,要求每一步逻辑操作的错误发生率都不得高于10-5量级,而这么低的容错率是目前任何实验手段都无法实现的。

近年来,学术界提出了拓扑量子纠错这一全新概念,把量子态的拓扑性质应用于量子纠错过程中,从而将量子纠错中可容忍的最高逻辑操作错误发生率提高了三个数量级,达到10-2量级。拓扑量子纠错方案大大降低了对操作精度的要求,达到了现有实验技术可以实现的水平,是目前已知拥有最高容错率的量子计算方案,从而使得可扩展容错性量子计算在现实条件下成为可能。

在中科院、科技部和国家自然科学基金委的支持下,潘建伟研究小组经过三年的艰苦努力,创造性地发展了一套全新的实验技术,将双光子纠缠的亮度提高了4倍,从而使得制备八光子簇态的总效率至少提高了200倍,仅用八十天时间就完成了实验,这在以前几乎是不可能实现的。同时,研究人员还设计了一种特殊的、滤除噪声的八光子干涉仪,成功制造出并观测到了具有拓扑性质的八光子簇态,并以此簇态为量子计算的核心资源,实现了拓扑量子纠错。实验结果显示,在拓扑量子计算的过程中可以完全纠正出现在任意量子比特上的单比特错误,而且当每个量子比特都以相同概率发生错误时,受保护的量子关联的有效错误率会大大降低。这项工作在实验上迈出了可扩展容错性量子计算的第一步,在量子计算领域具有里程碑式的意义,它将有力地推动可扩展量子计算的发展,为将来成功实现真正的量子计算打下坚实的基础。

对于该篇文章实现的目前所有已知的量子计算方案中拥有最高容错率的拓扑量子纠错方案的实验证明,《自然》杂志的几位审稿人给予了热情洋溢的高度评价,称之为“非常重要的原理性实验,一个艰苦卓绝的英雄主义的量子光学实验”,“实验的完成是完美而极具挑战性的”,“对拓扑纠错这一当前量子信息处理最引人注目的范例中关键一环的实验验证”。为此,《自然》专门发布了“Press release”,并邀请著名量子光学专家James Franson教授在“新闻视角”栏目撰文对这个工作进行了介绍。此外,文章还受到了英国物理学会的PhysicsWorld等许多科学媒体的关注。

(合肥微尺度物质科学国家实验室)


cnbeta.com/articles/174114.htm
貌似好多牛X东西都在合肥?
量子革命!
没看懂,哪位大虾米给科普一下
就在我们学校~~~前些天刚刚去看过托卡马克实体
苍知 发表于 2012-2-24 12:04
就在我们学校~~~前些天刚刚去看过托卡马克实体
这炉子煮饭一定很快
  技术革命
个人觉得 潘建伟 很有可能得 诺贝尔 奖
wxzxf 发表于 2012-2-24 11:49
貌似好多牛X东西都在合肥?
合肥是国家规划中的中部科技中心,在一张白纸的基础上迁来了包括中国科技大学等众多高等院校和中科院多个研究所。常听说的科技成果都是来自中科大的国家实验室或者科学岛上的中科院等离子体所、固体所。
general_j 发表于 2012-2-24 12:22
合肥是国家规划中的中部科技中心,在一张白纸的基础上迁来了包括中国科技大学等众多高等院校和中科院多个 ...
没那么夸张

yaoyuan7310 发表于 2012-2-24 12:24
没那么夸张


请问我哪句话说的夸张了?请指正。
yaoyuan7310 发表于 2012-2-24 12:24
没那么夸张


请问我哪句话说的夸张了?请指正。
general_j 发表于 2012-2-24 12:33
请问我哪句话说的夸张了?
安徽属于华东地区吧,怎么成了中部地区
上面有人就是好啊,六年前去过合肥,妹的完全是建个新城起来,湖北太悲催了,不南不北,不东不西
qilong0147 发表于 2012-2-24 12:42
上面有人就是好啊,六年前去过合肥,妹的完全是建个新城起来,湖北太悲催了,不南不北,不东不西
合肥历史上只是个要塞型的城市,古话说就是兵家必争之地,不是经济、人口的重地。老城区很小,只有环城公园(古护城河)内部算是旧城,所以旧城改造的压力小,建开发区也容易,把周边县城都划进来就好了。现在已经划到了巢湖,比原先大了好多倍...
general_j 发表于 2012-2-24 12:22
合肥是国家规划中的中部科技中心,在一张白纸的基础上迁来了包括中国科技大学等众多高等院校和中科院多个 ...
科大是因为要建设中部科技中心才搬来的吗,70年初就搬迁了,当时还没这想法吧,一直觉得是下放的感觉。
都是来自中科大的国家实验室或者科学岛上的中科院等离子体所、固体所。
yaoyuan7310 发表于 2012-2-24 12:56
常听说的科技成果都是来自中科大的国家实验室或者科学岛上的中科院等离子体所、固体所。
哦,我是针对二楼说的,表达有歧义,应该是“常听说关于合肥的科技成果”。一般听说合肥的科技成果就是两个:一个是科学岛等离子体所的EAST装置,一个就是中科大潘建伟工作的合肥微尺度物质科学国家实验室。
渣渣 发表于 2012-2-24 12:53
科大是因为要建设中部科技中心才搬来的吗,70年初就搬迁了,当时还没这想法吧,一直觉得是下放的感觉。
科大因为535搬到合肥的吧。真是世事难料啊,福祸难知。
错误容忍度提高得太厉害了!

本来是10的负五次方,硬是提高到10的负二次方!

这……这是神一样的提高啊!从十万分之一的容错升到百分之一的容错!

潘sir可以去买彩票了。。。不,说错了,他应该去预测彩票!起码是排列五!

cbib 发表于 2012-2-24 12:20
个人觉得 潘建伟 很有可能得 诺贝尔 奖
不可能吧,那个炸药奖是和政治挂钩的
强烈支持科大回迁。 生源质量会有明显提高!
T.K 发表于 2012-2-24 13:49
不可能吧,那个炸药奖是和政治挂钩的
不会 真有成果了 不会不给的 科学成就全世界都认可的 不可能抹杀的 你第一个弄出来 只要别人验证合格 就是你的
作为一个文科生不大懂,感觉就是以后白兔在很nb很nb的超级计算机的某一个方面,有了巨大的优势啊
量子计算到某一阶段 有可能出现瓶颈
就像1+2到1+1 多少年了 没动静
cikorsky 发表于 2012-2-24 12:39
安徽属于华东地区吧,怎么成了中部地区
安徽属于华东地区,但是也是属于中部地区,这并不冲突啊,就像河北是属于华北,但是属于东部地区一样。
中部地区有山西、安徽、江西、河南、湖北、湖南共六省
华东地区有山东省、江苏省、江西省、浙江省、安徽省、福建省、台湾省和上海市,共七省一市
从物理贴歪成地理贴
把安徽那帮贪官都宰了会发展的更好
wtzoo 发表于 2012-2-24 15:10
安徽属于华东地区,但是也是属于中部地区,这并不冲突啊,就像河北是属于华北,但是属于东部地区一样。
...
政治立场坚定的人啊!台湾怎么不属于华南呢
要下班了,没时间看完。但是还是要顶啊!!!
水墨江南 发表于 2012-2-24 16:44
政治立场坚定的人啊!台湾怎么不属于华南呢
请给一下台湾应属于华南的推理分析
基础科技还得加油啊,貌似那个潘建伟很牛逼啊
wtzoo 发表于 2012-2-24 17:17
请给一下台湾应属于华南的推理分析
它对面的福建属于华南
牛叉,希望多些这样的成果,希望我们能多些“首次”的东西
支持啊!搞科研不容易!
水墨江南 发表于 2012-2-24 16:44
政治立场坚定的人啊!台湾怎么不属于华南呢
台湾怎么会属于华南呢?香港澳门算华南还差不多。南京军区面对的就是台海,台湾属于华东地区没问题
水墨江南 发表于 2012-2-24 18:02
它对面的福建属于华南
福建属于华东六省一市
不知道那些说安徽合肥的是怎么想的,这个工作是中科大在上海的一个实验室做的。不是在合肥。
清爽绿茶 发表于 2012-2-24 18:08
台湾怎么会属于华南呢?香港澳门算华南还差不多。南京军区面对的就是台海,台湾属于华东地区没问题
百度的华南,“台湾,中国的第一大岛,位于祖国东南沿海的大陆架上。台湾扼西太平洋航道的中心,是中国与太平洋地区各国海上联系的重要交通枢纽。但有时候会划分到华东地区。”
还是歇了吧,不然就歪楼了
一场新的科技革命
水墨江南 发表于 2012-2-24 18:10
百度的华南,“台湾,中国的第一大岛,位于祖国东南沿海的大陆架上。台湾扼西太平洋航道的中心,是中国与 ...
区号是059开头的,居然是"但有时候会划分到华东地区"~~~~