哈佛大學的新平台代表了量子計算的重大飛躍，能夠動態重新配置並在雙量子位元糾纏門中顯示低錯誤率。 最近發表在《自然》雜誌上的一篇文章強調了這一突破，這標誌著在克服量子糾錯挑戰和使哈佛技術與其他領先的量子計算方法相提並論方面取得了重大進展。 這項工作是與麻省理工學院等機構合作完成的，標誌著邁向可擴充套件糾錯量子計算的關鍵一步。
哈佛大學團隊開發的減少錯誤的方法解決了擴大技術規模的乙個主要障礙。
量子計算技術在速度和效率方面具有前所未有的潛力，其能力甚至大大超過了當今最先進的超級計算機。 然而，這項創新技術尚未得到廣泛推廣或商業化，主要是由於其在糾錯方面的固有侷限性。 與經典計算機不同，量子計算機無法通過重複複製編碼資料來糾正錯誤。 科學家們必須找到一條不同的方法。
現在，《自然》雜誌上的一篇新文章展示了哈佛大學量子計算平台在解決長期存在的量子糾錯問題方面的潛力。
領導哈佛團隊的是量子光學專家公尺哈伊爾·盧金（Mikhail Lukin），他是約書亞和貝絲弗里德曼大學的物理學教授，也是哈佛量子計畫的聯合主任。 這項工作發表在《自然》雜誌上，是哈佛大學、麻省理工學院和總部位於波士頓的Quera Computing之間的合作。 George Vasmer Leverett物理學教授Markus Greiner的研究小組也參與了這項工作。
經過幾年的努力，哈佛平台建立在乙個非常冷的雷射捕獲銣原子陣列上。 每個原子都像乙個位元（量子世界稱之為位元）"量子位元"），可以執行極快的計算。
研究小組的主要創新是配置它們"中性原子陣列"，使其能夠移動和連線原子（物理學術語對它們的稱呼）"糾纏"），在計算過程中動態更改其布局。糾纏原子對的操作稱為雙量子位元邏輯門，是計算能力的單位。
在量子計算機上執行複雜的演算法需要許多門。 然而，這些門操作是出了名的容易出錯，錯誤的積累會使演算法變得毫無用處。
在這篇新文章中，研究團隊報告了其雙量子位元糾纏門近乎完美的效能，錯誤率極低。 他們第一次表現出低於 0 的表現糾纏原子的能力，錯誤率為5%。 在操作質量方面，這使得它們的技術效能與其他領先型別的量子計算平台（如超導量子位元和俘獲離子量子位元）相當。
優勢和未來潛力
然而，哈佛大學的方法比這些競爭對手具有很大的優勢，因為它具有較大的系統規模、高效的量子位元控制以及動態重新配置原子布局的能力。
第一作者西蒙·埃弗里德（Simon Evered）是哈佛大學格里芬藝術與科學研究生院盧金研究小組的學生。 他介紹："我們現在的錯誤率很低，如果我們將原子組合成邏輯量子位元（未在組成原子之間本地儲存的資訊），這些量子糾錯邏輯量子位元的誤差可能低於單個原子。 "
哈佛大學團隊的研究與前哈佛大學研究生傑夫·湯普森（Jeff Thompson，現就職於普林斯頓大學）和前哈佛大學博士後曼努埃爾·恩德雷斯（Manuel Endres，現就職於加州理工學院）領導的其他創新在同一期《自然》雜誌上發表。 總而言之，這些進步為量子糾錯演算法和大規模量子計算奠定了基礎。 所有這些都意味著，在中性原子陣列上的量子計算正在顯示出它的前景。
盧金說"這些貢獻為可擴充套件的量子計算開啟了一扇大門，並為整個領域的未來開啟了一扇真正激動人心的時刻。 "
參考： Simon J evered、dolev bluvstein、marcin kalinowski、sepehr ebadi、tom manovitz、hengyun zhou、sophie h. li、alexandra a. geim、tout t.王、尼沙德·馬斯卡拉、哈里·萊文、朱莉婭·塞梅吉尼、馬庫斯·格雷納、弗拉丹·武萊蒂和公尺哈伊爾·盧金的"中性原子量子計算機上的高保真並行糾纏門"，2023 年 10 月 11 日，自然。
doi: 10.1038/s41586-023-06481-y
編譯**：scitechdaily