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学生的物理项目可以使量子计算机是可靠的两倍

量子计算机的抽象图象。
(图片信用:Shutterstock)

学生在量子计算代码中的调整可能会使其捕获错误的能力,激起亚马逊量子计算程序的兴趣。 

新代码可用于构建符合闪电快速处理时间的承诺的量子计算机以及解决比传统计算机可以处理的更复杂问题的能力。迄今为止, 只有两台计算机已达到“量子至上”, 或者能够比最快超级计算机更快地完成量子计算。但是,这些计算机都没有使用误差校正码,这是新研究的研究人员对广泛的估计量子计算进行扩展,以便进行广泛的,可靠的使用。 

经常计算取决于“位”,它就像可以在“开”或“OFF”位置之间切换的开关。比特的位置对信息进行编码。 Quantum Computing通过利用非常非常小的尺寸,物理特性获得奇怪的事实增加了一层复杂性:Qubits,位的量子版本,可以同时打开和关闭,是一个称为叠加的状态。 Qubits也可以变得纠缠,这意味着即使它们没有身体接触,即一个地区的状态也会影响另一个的状态。这意味着通过在这些奇数量子状态中存储信息,量子计算机可以以更复杂的方式编码信息。 Qubits可以由多种不同类型的量子粒子组成,并且可以在Qubits网络上编码信息,使得对单个Qubit的损坏不会破坏信息。

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容易出错 

然而,有一个捕获。 Qubits对环境中断敏感,因此它们易于错误。这些误差限制了量子计算的效率,这是该领域仍处于初期的一个原因,研究领导作者Pablo Bobilla Ataides,悉尼大学的本科生, 在一份声明中说。 Bonilla作为他的第二年物理项目的一部分,LED开发新的代码。谷歌,IBM和其他学术界和产业团体正在努力建造量子计算机,但它们到目前为止他们是实验性的。 

“我们真的只是摘要如何将量子电脑放在一起,这样如果他们出错——他们会出错——Quantum Computer仍将结束,“学习共同作者和 量子物理学家 在悉尼大学。

Bonilla和Brown以及他们的同事们弄清楚了一个编码调整,以纠正使量子计算机不可靠的错误。该更改涉及一种专门的代码,可以纠正已知更常见的其他类型的错误,布朗告诉实时科学。

在经典的非量子计算机中,位编码具有0s和1s系列的信息。该系统中可能发生的唯一错误类型是“位翻转”错误,其中1变成0或反之亦然。传统计算中这些错误非常罕见。 

Quantum Computing中出现位翻转误差。但由于Qubits比传统位更复杂,因此它们也可以具有更复杂的错误。量子计算中的另一种常见类型的错误是误差。在这种情况下,信息从正为负的信息切换为负,反之亦然。棕色表示,用0s和1s粘附(虽然量子系统实际上并不像传统计算机,但这就像一个阳性1翻转到负面1.很多不同的物理原因可能发生这种错误。 Qubits可能会改变它们的角动量或旋转。他们可能会彼此脱颖而出,或者与外界无意中纠缠在一起。无论原因是什么,结果都是信息损失。 

“如果一些比特开始从你应该进入一个不同的位,那将在最后给你错误的答案,它不会有很多使用,”布朗说。

定影量子错误

Bonilla在语句中表示,新代码与先前的纠错码相比,错误抑制了抑制。研究人员以一种令人惊讶的简单方式实现了这一点:它们只是将坐标旋转在系统中的每个其他Qubit上。如果每个Qubit是一个球体,并且在量子位编码的每条信息都是该球体上的一个点,则代码将旋转半个球体,使其定义为Up和Up被定义为下降。该结构可以保护信息免除误差,同时也保持从位翻转错误的保护。 

布朗说,研究人员现在正在与耶鲁大学的科学家们与耶鲁大学和亚马逊的网络服务一起开发Qubits,这是这种类型的代码,棕色说。 

“我们希望将其推向真正帮助建立量子计算机,”他说。

研究人员描述了2011年4月12日的新学习 自然通信.

最初发表于现场科学。