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迄今最多逻辑量子比特计算机问世

发布时间:2023-12-08 09:02:35来源:博客园

  量子计算领域的一项纪录再次被打破:美国波士顿量子计算初创公司 QuEra 建造的新型量子计算机拥有迄今数量最多的逻辑量子比特——达到 48 个,是此前逻辑量子比特数量的 10 倍多。与标准量子比特不同,逻辑量子比特容错率更高。这一成果向构建出实用量子计算机迈出了重要一步,相关论文发表于最新一期《自然》杂志。



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  量子计算机能完成多复杂的计算取决于它包含的量子比特的数量。最近,IBM 和总部位于加利福尼亚的“原子计算”公司推出了拥有 1000 多个(数量是此前的 3 倍多)量子比特的设备,但这些新设备的计算能力并没有显著提高,因为传统量子比特数量越多,产生的错误往往也更多。

  鉴于此,QuEra 公司转而致力于增加量子计算机逻辑量子比特的数量,以制造出容错能力更强的量子计算机。逻辑量子比特是通过量子纠缠相互连接的量子比特组。

  在最新研究中,科学家使用激光和磁铁的力,将一个真空容器中的数千个铷原子冷却到接近绝对零度,使原子的量子特性最为突出。随后,他们再次用激光照射原子以精确控制其量子态。他们利用原子创建了 280 个量子比特,然后用另一束激光脉冲让其中一组量子位发生纠缠(如一次纠缠 7 个量子比特),制成一个逻辑量子比特。借助这种方法,研究人员一次可制造多达 48 个逻辑量子比特,是以前数量的 10 倍多。

  此外,最新量子计算机用激光束制成的“光镊”使量子比特相互靠近,从而相互作用并交换信息,而 IBM 和谷歌制造的基于芯片的量子计算机,必须使用多条导线来控制每个量子比特,控制能力相形见绌。

  研究团队在新量子计算机上实现了几种计算机操作,以测试逻辑量子比特的性能,结果发现其容错率更高。团队估计,完全容错或无错误的量子计算机将需要数千个逻辑量子比特。

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