硅基三量子位系統內糾錯首次演示

科技日報北京8月25日電 （記者劉霞）日本理化學研究所科學家在最新一期《自然》雜志撰文指出，他們首次在基于硅的三量子位量子計算系統內演示了糾錯，朝著大規模量子計算邁出了重要一步，也為實現實用型量子計算機奠定了基礎。

量子計算機在原理上擁有超快的并行計算能力，有望在密碼破譯、材料設計、藥物分析等領域，提供比傳統計算機更強的算力支持。傳統計算機與量子計算機的工作方式不同，傳統計算機的基本數據單位為0或1，而量子計算機以量子位（0、1或這兩者的疊加態）為計算基本單位。盡管量子計算機潛力很大，但其對環境噪聲以及去相干等非常敏感，需要校正誤差以允許它們執行精確計算。

鑒于此，科學家們面臨的重要挑戰之一是選擇哪種系統充當“量子位”，不同候選系統優缺點不同。目前比較流行的系統包括超導和離子。科學家已經證明，這些系統可進行某種形式的誤差校正，這使其能投入實際使用。

硅基量子技術的優勢在于其可與目前的半導體技術兼容，但其缺乏糾錯能力。研究人員此前已證明，他們能完全控制兩個量子位，但這還不足以進行糾錯，因為糾錯需要由三個及以上量子位組成的量子系統。

最新研究中，研究人員通過執行一個三量子位Toffoli型量子門，展示了對三個量子位系統（目前最大的硅量子位系統之一）的完全控制，從而首次實現了對硅基量子系統糾錯。