量子電腦組裝之二
量子組裝(堆疊二)
量子比特太多？不再如此：量子邏輯被壓縮到單一原子的振動
打造成熟的 量子電腦 仍面臨一個關鍵難題： 量子位元中不可避免地會出現混沌故障 。為了抑制混沌故障，人們引入了特殊的校正碼，將部分系統元素用於追蹤其餘元素。但是，所需的邏輯節點越多，物理載體的數量增長就越快，這種依賴性就變成了一個實際上無法解決的工程問題。
雪梨大學量子控制實驗室 發現 ，規模可以縮小。研究人員利用Gottesman-Kitaev-Preskill方案（有時被稱為 量子資訊科學的羅塞塔石碑）在單一原子上建構了一個糾纏邏輯閘 。它將量子系統的平滑振盪轉換為離散的數位狀態。這項技術使錯誤檢測和糾正變得更容易，並且使得將邏輯單元封裝到緊湊的空間中成為可能。
直到最近，GKP 碼仍停留在理論階段。它有望大幅降低硬體成本，但需要極高的控制精度，並且被認為極難實現。如今，這一概念已付諸實踐。實驗中使用了保羅阱中的鐿離子。鐿離子自身的諧振動充當了 GKP 碼的儲存器，同時促成了它們之間首個通用門的創建。
作者證明，兩個邏輯節點可以放置在一個原子內，並透過量子糾纏連接起來。控制是透過實驗室和Q-CTRL公司共同開發的專用軟體進行的。該軟體允許設計操作，使得GKP的精細結構在資料處理過程中得以保留且不被破壞。在一系列測試中，證實了僅對一個離子執行通用操作的可能性。
這項工作的主要價值在於，它不再需要使用涉及數千個輔助載子的巨型電路，而是只需極少的資源即可實現。研究人員實際上建構了一個由兩種原子振盪狀態組成的系統。每個朝不同方向的運動都被視為一個獨立的量子位元。它們的糾纏形成了一個可用於計算的邏輯閘。
這種方法從根本上降低了對硬體基礎的要求。這一系列實驗中實現的通用操作為未來的量子資訊處理系統奠定了基礎，在這些系統中，效率的實現不是透過增加載流子的數量，而是透過精細地控制其內部狀態。
研究表明， 建造量子閘 所需的資源比以前想像的要少得多，這為建造更緊湊、更現實的架構開闢了道路，在這種架構中，每個離子可以執行比 傳統設計多得多的功能 。
資料來源: https://www.securitylab.ru/news/562710.php