<p>在耶魯大學的 Michel Devoret 的帶領(lǐng)下，該實驗證明&mdash;&mdash;在提出其理論基礎(chǔ)幾十年后&mdash;&mdash;量子糾錯在實踐中是有效的。量子糾錯是一種旨在使量子信息保持完整的過程，其保存時間比相同信息未經(jīng)任何糾正而存儲在硬件組件中的時間更長。&nbsp;</p> <p><br />結(jié)果于 3 月 21 日發(fā)表在《自然》雜志上。&nbsp;</p> <p><br />經(jīng)典計算中的信息以對應于 1 或 0 的位的形式出現(xiàn)。在量子計算中，信息存儲在具有量子特性的特殊設(shè)備中，這些設(shè)備被稱為量子比特或&ldquo;量子比特&rdquo;。在 Frederick W. Beinecke 應用物理學教授 Devoret 的實驗室中，這些量子位由超導電路構(gòu)成，超導電路冷卻到比外太空低 100 倍的溫度。每個量子位都可以代表一個 1 或一個 0，或者&mdash;&mdash;令人困惑的是&mdash;&mdash;同時代表1和0。這種&ldquo;量子并行性&rdquo;是使量子計算機能夠進行比傳統(tǒng)超級計算機可能快幾個數(shù)量級的計算并改變多個行業(yè)的特性之一。</p> <p><br />然而，量子系統(tǒng)是脆弱的。他們被退相干的基本現(xiàn)象所困擾，在這個過程中，存儲在量子比特中的信息由于與周圍環(huán)境的相互作用而迅速失去其量子特性。&nbsp;</p> <p><br />理論上于 1995 年發(fā)現(xiàn)的量子糾錯提供了一種對抗這種退相干的方法。它采用冗余，通過在比原則上代表單個量子位所需的更大的系統(tǒng)中對其進行編碼來保護信息的量子位。</p> <p><br />然而，這個更大的系統(tǒng)使得周圍環(huán)境的影響更具侵入性，編碼的量子位也更加脆弱。由于這種影響，以及執(zhí)行糾錯所需的額外組件的復雜性，這個過程在實踐中從未能夠明確地延長量子比特的壽命。研究人員說，事實上，僅用未校正的量子比特收支平衡是一件罕見的事情。與理論承諾相反，在大多數(shù)實驗中，糾錯加速了量子信息的退相干。&nbsp;&nbsp;</p> <p><br />Devoret 說：&ldquo;我們首次證明，讓系統(tǒng)更加冗余并主動檢測和糾正量子錯誤可以提高量子信息的彈性。&rdquo;&nbsp;&ldquo;我們的實驗表明，量子糾錯是一種真正實用的工具。這不僅僅是一個原理驗證演示。&rdquo;</p> <p><br />Devoret 的團隊已經(jīng)設(shè)法將量子信息的壽命延長了一倍以上。他們的糾錯后的量子比特存活了 1.8 毫秒&mdash;&mdash;量子領(lǐng)域的事情發(fā)生得很快。</p> <p><br />他們使用 2001 年發(fā)明的糾錯碼實現(xiàn)了他們的結(jié)果。&ldquo;它讓你感覺到理論建議和我們領(lǐng)域的實際實現(xiàn)之間的延遲，&rdquo;Devoret 說。&nbsp;&nbsp;</p> <p><br />該論文的第一作者 Volodymyr Sivak 表示，這種性能部分是通過使用機器學習代理來實現(xiàn)的，該代理調(diào)整了糾錯過程以改善結(jié)果。</p> <p><br />&ldquo;沒有任何單一的突破能夠?qū)崿F(xiàn)這一結(jié)果，&rdquo;前博士 Sivak 說。Devoret 實驗室的學生，現(xiàn)在是谷歌的研究科學家。&ldquo;它實際上是過去幾年開發(fā)的一大堆不同技術(shù)的組合，我們在這個實驗中結(jié)合了這些技術(shù)。&rdquo;&nbsp;</p> <p><br />量子計算的實際成功將取決于能否使用量子糾錯創(chuàng)建質(zhì)量極高的量子位。&ldquo;我們的實驗驗證了量子計算的基石假設(shè)，這讓我對這個領(lǐng)域的未來感到非常興奮，&rdquo;Sivak 說。</p> <p><br />該論文的其他作者（所有附屬或以前隸屬于耶魯大學）是 Alec Eickbusch、Baptiste Royer、Shraddha Singh、Ioannis Tsioutsios、Suhas Ganjam、Alessandro Miano、Benjamin Brock、Andy Ding、Luigi Frunzio、Steven Girvin和Robert&nbsp;Schoelkopf。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>