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Ion-Trap技术适用于构建量子计算机
发表时间:2019-07-07

Ion-Trap技术适用于构建量子计算机



威尔士斯旺西大学物理学家领导的一项研究由一个国际研究团队开展并发表在物理评论杂志X上,该研究表明,目前可用的离子阱技术适用于构建大型量子计算机。科学家们引入了捕获离子量子纠错协议,可以检测和纠正处理错误。
 
为了充分发挥其潜力,今天的量子计算机原型必须满足特定的标准:首先,它们必须做得更大,这意味着它们需要由相当多的量子比特组成。其次,他们必须能够处理错误。“我们仍然无法进行复杂的计算,因为环境噪音和误差会导致系统失控,”因斯布鲁克的量子物理学家雷纳布拉特说。“通过使用量子纠错,我们可以更好地应对这一挑战。”经典计算机使用类似的方案来检测和纠正数据存储和传输过程中的错误:在存储和传输数据之前,通常以数据的形式向数据添加冗余。附加位检测和纠正错误。科学家们开发了可比较的量子计算机方案,其中量子信息以几个纠缠的物理量子比特编码。“我们利用量子力学特性进行误差检测和校正,”威尔士斯旺西大学的MarkusMüller解释道。“如果我们能够将噪声保持在一定的阈值以下,我们将能够构建量子计算机,通过相应地增加纠缠量子位的数量来执行任意复杂度的量子计算。”
 
在迷宫中捕获离子
 
MarkusMüller和他的同事Alejandro Bermudez Carballo解释说,为了实现这一目标,技术平台的能力必须得到最佳利用。“对于有益的纠错,我们需要稳定的量子电路,即使在纠错过程中出现其他错误,也能在现实条件下可靠地工作,”Bermudez解释说。他们引入了容错协议的新变种,并研究了如何利用量子计算机上当前可用的操作来实现这些协议。研究人员发现新一代分段离子阱为该过程提供了理想的条件:离子可以快速穿过陷阱阵列的不同部分。精确定时的过程允许在不同的存储和处理区域中进行并行操作。
 
新一代量子计算机
 
基于因斯布鲁克,美因茨,苏黎世和悉尼研究小组的实验经验,研究人员确定了标准,使科学家能够确定量子纠错是否有益。通过使用这些信息,他们可以指导未来离子阱量子计算机的发展,目标是在不久的将来实现逻辑量子比特,由于纠错,超出了纯物理量子比特的特性。
 
牛津大学的Simon Benjamin研究小组通过对新纠错协议的复杂数值模拟,展示了如何构建下一代离子阱量子计算机的硬件,以便能够容错地处理信息。“我们的数值结果清楚地表明,最先进的离子阱技术非常适合作为构建大规模容错量子计算机的平台,”Benjamin解释说。

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