量子糾錯技術推動量子計算邁向新高度
【化工儀器網 項目成果】盡管量子計算機領域的研究進展日新月異，但量子計算機的穩定性問題仍然是制約其實際應用的關鍵因素。量子計算機在處理信息時容易出錯，導致其尚未能投入實際使用。為了克服這一難題，谷歌、IBM等眾多科技公司紛紛投入資源，競相開發量子糾錯技術，以期實現穩定可靠的量子計算系統。
傳統計算機使用“比特”處理信息，每個比特只能代表0或1。而量子計算機的基本信息處理單元為“量子比特”，它們可以同時處于0和1的“疊加態”。這種特性使量子計算機能比傳統計算機更快處理某些任務。
然而，量子比特對環境噪聲極為敏感，容易出現錯誤。目前，世界上最先進的量子計算機在執行量子運算時，其無誤差操作次數仍然有限，遠未達到實現量子優勢所需的百萬次甚至數萬億次。因此，量子糾錯技術的研發顯得尤為重要。
多家公司和研究機構紛紛將注意力投向邏輯量子比特——這是一種由物理量子比特通過量子糾纏連接而成的信息處理單元，能通過將相同數據存儲在不同地方來減少量子計算機的錯誤。谷歌科學家在研究中發現，隨著系統規模的擴大，邏輯量子比特的錯誤率并不會像滾雪球般增加，而是在達到某個閾值后開始減少。這一發現為未來實現大規模容錯量子計算奠定了堅實基礎。
除了構建邏輯量子比特外，還有科學家在開發其他量子糾錯技術。耶魯大學的研究團隊測試了一種名為玻色編碼的糾錯技術，該技術巧妙地將錯誤分布在量子計算機的振動上，具有更強大的糾錯能力。亞馬遜量子計算團隊也展示了另一種名為“范疇量子比特”的玻色編碼技術，其錯誤率同樣隨著系統的擴大而減少。
在量子糾錯技術的推動下，量子計算領域取得了一系列突破性成果。微軟公司與量子計算公司Quantinuum成功糾纏了12個邏輯量子比特，并創造了有史以來最高的計算保真度。此外，微軟還宣布與原子計算公司聯手打造世界上最強大的計算機，力求實現1000個高性能邏輯量子比特。這些成果不僅彰顯了量子糾錯技術的巨大潛力，也拓寬了量子計算的邊界。
同時，科學家們也指出，完全容錯的量子計算機可能仍然遙不可及。盡管谷歌和IBM等公司曾聲稱實用的容錯量子計算機最早將于2029年面世，但實現這一目標仍需要科學家們的不斷努力和探索。量子糾錯技術的研發和應用將是實現這一目標的關鍵所在。
(資料參考來源：科技日報)
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