离子阱量子计算实现双码纠错

来自奥地利因斯布鲁克大学和德国亚琛工业大学的研究团队，首次在离子阱量子计算机上使用两种不同的量子纠错码实现了一组通用量子门。也就是说，利用新方法，量子计算机将能有效抑制错误，从而更有效地进行无错误计算。研究成果1月24日发表于《自然·物理》杂志。

借助新方法，量子计算机采用在两种不同的量子纠错码之间来回切换的算法进行计算，实现了纠错计算操作。
图片来源：奥地利因斯布鲁克大学

计算机错误大多能借助技术措施进行预防，或在计算过程中被发现并尝试纠正。在量子计算机中纠正错误的确不容易，因为无法复制未知的量子态。这意味着在计算过程中无法多次保存量子态，也无法通过比较副本来发现错误。

受经典计算机科学启发，量子物理学开发了一种不同的方法，即将量子信息分布到多个纠缠的量子比特上，以此实现冗余存储。这种方法的实现方式由“纠错码”定义。

2022年，该研究团队在容错量子比特上实现了一组通用操作，展示了如何在量子计算机上编程算法，以便有效地纠正错误。然而，不同的量子纠错码也带来了不同的难题。依据相关定理，在量子计算领域，尚未发现一种纠错码能够在不受到任何错误干扰的前提下，轻松实现逻辑量子比特所需的所有门操作，同时又能免受错误影响。

为了规避这一难题，团队提出了一种方法，使量子计算机能够在两种纠错码之间以容错的方式来回切换。这样，当第一种纠错码中出现难以实现的逻辑门时，量子计算机就可以切换到第二种纠错码。这有助于实现计算所需的所有门。