哈佛大学量子计算纠错实现重大突破

　　哈佛大学量子计算纠错实现重大突破

　　哈佛团队最近在一项重大突破中，通过其新颖的平台，使量子计算向前迈进了一大步。该平台具有动态重新配置的能力，并在两个量子位纠缠门中实现了低错误率。这项成果已在《自然》杂志上发表，标志着我们在克服量子纠错难题上取得了显著进展，使哈佛大学的技术站在了与其他领先的量子计算方法相媲美的地位。这项工作是哈佛大学与麻省理工学院等机构紧密合作的结果，为迈向可扩展、纠错的量子计算领域打下了关键基础。

　　哈佛大学团队开发的降低错误的方法有效地突破了技术规模扩大的一个主要障碍。

　　量子计算技术具有巨大的潜力和前所未有的速度及效率，远超过目前最先进的超级计算机。然而，这种颠覆性的技术尚未得到广泛推广或商业化，其主要原因在于纠错的固有难题。与经典计算机不同，量子计算机不能通过反复复制编码数据来纠正错误。因此，科学家们必须寻找全新的解决方案。

　　如今，一篇新发表在《自然》杂志上的论文展示了哈佛大学量子计算平台在解决长期存在的量子纠错问题方面的巨大潜力。

　　哈佛团队的领军人物是量子光学专家Mikhail Lukin，他是约书亚和贝丝·弗里德曼大学物理学教授以及哈佛量子计划的联合主任。这项在《自然》杂志上报道的工作是哈佛大学、麻省理工学院和波士顿QuEra计算公司之间深度合作的成果。此外，乔治·瓦斯默·莱弗里特(George Vasmer Leverett)物理学教授马库斯·格雷纳(Markus Greiner)的团队也做出了重要贡献。

　　哈佛平台的独特性

　　经过数年的努力，哈佛平台已成功构建在一系列超冷激光捕获的铷原子上。每个原子作为一个位(在量子世界中称为“量子位”)，能够进行极其快速的计算。

　　该团队的核心创新在于将他们的“中性原子阵列”配置为能够在计算过程中通过移动和连接原子来动态改变其布局——这在物理学术语中被称为“纠缠”。纠缠原子对的操作被称为双量子位逻辑门，是计算能力的基本单位。

　　在量子计算机上运行复杂的算法需要大量的门操作。然而，这些门操作容易出现错误，错误的累积会导致算法失效。

　　在新论文中，该团队报告了其两量子位纠缠门接近完美的性能以及极低的错误率。他们首次实现了以低于0.5%的错误率纠缠原子的能力。就操作质量而言，这使得他们的技术性能与其他领先的量子计算平台(如超导量子位和俘获离子量子位)相当。

　　哈佛大学量子计算纠错的优势与未来前景

　　然而，由于系统规模大、量子位控制高效以及动态重新配置原子布局的能力，哈佛的方法相比这些竞争对手具有显著优势。

　　“我们已经确定，这个平台的物理误差足够低，你实际上可以想象基于中性原子的大规模纠错设备，”第一作者西蒙·埃弗里德(Simon Evered)说， “现在我们的错误率已经足够低了，如果我们将原子组合成逻辑量子位——信息非本地存储在组成原子之间——这些经过量子纠错的逻辑量子位的错误甚至可能比单个原子更低。”

　　在同一期的《自然》杂志上，除了报道哈佛团队的进展外，还介绍了由现就职于普林斯顿大学的前哈佛研究生杰夫·汤普森(Jeff Thompson)领导的其他创新成果，以及前哈佛大学博士后研究员曼努埃尔·恩德雷斯(Manuel Endres)，他现在在加州理工学院工作。总的来说，这些进展为量子纠错算法和大规模量子计算奠定了坚实的基础。所有这些都表明，中性原子阵列上的量子计算正在展现其巨大的潜力。

　　Lukin教授表示：“这些贡献为可扩展量子计算领域带来了非常特殊的机会，并为整个领域创造了一个真正激动人心的时刻。”By HARVARD UNIVERSITY

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