國(guó)外團(tuán)隊(duì)成功模擬特定容錯(cuò)量子計(jì)算攻克技術(shù)難題

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2025-07-07 09:12:05 教育信息速報(bào)

國(guó)外團(tuán)隊(duì)成功模擬特定容錯(cuò)量子計(jì)算攻克技術(shù)難題！量子計(jì)算機(jī)在實(shí)用化道路上面臨的一大挑戰(zhàn)是糾正計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤。為解決這一問(wèn)題，通常需要利用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)對(duì)量子計(jì)算進(jìn)行模擬驗(yàn)證，但這項(xiàng)任務(wù)極其復(fù)雜。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)、意大利米蘭大學(xué)、西班牙格拉納達(dá)大學(xué)和日本東京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新方法，能夠模擬特定類型的容錯(cuò)量子計(jì)算，攻克了該領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志。

量子計(jì)算機(jī)糾錯(cuò)能力受限的根本原因在于其最基本構(gòu)件——量子比特。量子比特雖然擁有巨大的計(jì)算潛力，但也非常脆弱。量子比特的計(jì)算能力依賴于量子疊加態(tài)的性質(zhì)，可以同時(shí)處于0和1的狀態(tài)及其間的任意組合。這使得隨著量子比特?cái)?shù)量的增加，計(jì)算能力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，但系統(tǒng)對(duì)外界干擾極為敏感。

量子糾錯(cuò)代碼通過(guò)將信息分散到多個(gè)子系統(tǒng)中，在不破壞量子信息的前提下發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤。其中一種方法是將一個(gè)量子比特的信息編碼在一個(gè)振動(dòng)的量子系統(tǒng)中的多個(gè)甚至無(wú)限個(gè)能級(jí)上，這種編碼方式被稱為玻色編碼。然而，由于涉及多重能級(jí)，這種編碼方式的模擬極其復(fù)雜。

研究團(tuán)隊(duì)提出的方法能夠模擬使用玻色編碼中的GKP（戈特斯曼—基塔耶夫—普雷斯基爾）編碼的量子算法。GKP編碼通過(guò)特殊方式存儲(chǔ)量子信息，使量子計(jì)算機(jī)更容易糾錯(cuò)，從而對(duì)外界噪聲不那么敏感。由于其深度量子力學(xué)特性，GKP編碼一直難以用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬?，F(xiàn)在，研究團(tuán)隊(duì)找到了一種獨(dú)特方法，構(gòu)建了一種新的數(shù)學(xué)工具，可以在算法中有效引入GKP編碼。借助這種方法，團(tuán)隊(duì)能夠更可靠地測(cè)試和驗(yàn)證量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果。

這項(xiàng)研究意味著科學(xué)家可以用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模擬具備容錯(cuò)能力的量子糾錯(cuò)代碼，這是構(gòu)建更可靠、更穩(wěn)健量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵一步。

(責(zé)任編輯：0882)

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