不久前，日本理化學(xué)研究所RIKEN展示了三量子位(3-Qubit)糾錯(cuò)技術(shù)，這一技術(shù)對(duì)量子計(jì)算頗為重要，它意味著量子計(jì)算機(jī)可以向“大規(guī)模”邁進(jìn)了。研究成果發(fā)表在《自然》雜志上，它也許能幫助量子計(jì)算機(jī)走向現(xiàn)實(shí)。
目前量子計(jì)算機(jī)是前沿研究，它有望解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的重要問題。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用1或者0二進(jìn)制，量子計(jì)算利用的卻是量子物理的疊加態(tài)。雖然量子計(jì)算機(jī)相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有很多優(yōu)勢(shì)，但它對(duì)環(huán)境噪音及去相干等非常敏感，因?yàn)殄e(cuò)碼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上驗(yàn)證了用超導(dǎo)量子比特實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼的可行性。它從本質(zhì)上就有著不同的設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)算必須糾錯(cuò)。
眼下，選擇可以作為最佳“量子位”的系統(tǒng)（或者說是進(jìn)行量子計(jì)算所需的基本單元）是研究人員要面對(duì)的挑戰(zhàn)。每個(gè)系統(tǒng)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。今天最流行的系統(tǒng)包含了超導(dǎo)電路和離子，它們的優(yōu)勢(shì)在于擁有一定的糾錯(cuò)能力，可以在真實(shí)世界的應(yīng)用中得到推廣，只是規(guī)模有限。
最近硅量子技術(shù)開始有了一定的進(jìn)步，因?yàn)樗玫搅税雽?dǎo)體納米架構(gòu)，這種方法可以與傳統(tǒng)芯片架構(gòu)相媲美，傳統(tǒng)芯片集成了數(shù)以十億計(jì)的晶體管，量子計(jì)算擁抱半導(dǎo)體技術(shù)可以利用現(xiàn)有制造技術(shù)獲得前進(jìn)動(dòng)力。
硅基技術(shù)也有一個(gè)大缺點(diǎn)，它缺少糾錯(cuò)技術(shù)。研究人員之前展示過控制兩個(gè)量子位的技術(shù)，但這一成績(jī)對(duì)于糾錯(cuò)來說還不夠，糾錯(cuò)至少需要達(dá)到三量子位。
日本研究人員展示了三量子位系統(tǒng)完全控制技術(shù)，他們是利用執(zhí)行一個(gè)三量子位Toffoli型量子門獲得這一突破的。
研究人員Kenta Takeda在論文中說，在量子點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼這一概念大約10年前就提出了，這不是全新的概念，只是我們的研究人員利用材料、設(shè)備、測(cè)量技術(shù)方面的進(jìn)步獲得突破。接下來要做的就是擴(kuò)大系統(tǒng)，最好是與那些擁有制造大型硅量子設(shè)備能力的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集團(tuán)合作。
說到量子糾錯(cuò)，我國(guó)科學(xué)家也是走在世界前列的。比如，今年3月份的報(bào)道稱，中國(guó)與英國(guó)科學(xué)家用超導(dǎo)量子比特，對(duì)五量子比特糾錯(cuò)碼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)上驗(yàn)證了用超導(dǎo)量子比特實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼的可行性。
