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美国研究团队发布可编程逻辑量子处理器

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发表于 2024-1-3 21:28:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

近期,美国研究团队开发了一款可编程的逻辑量子处理器,并展示了可靠且可扩展的量子计算所需的关键要素,该成果已发表于《Nature》期刊(doi:

10.1038/s41586-023-06927-3)。

屏幕截图 2024-01-03 212707.png

通过在逻辑量子比特中编码信息,并利用一些物理量子比特来纠正那些限制量子计算机性能的错误,该量子处理器可以执行数百个门操作并运行大规模的量子算法。

从物理量子比特到逻辑量子比特

这一可编程的结构被称为“中性原子阵列”,它由从光镊中捕获的超低温铷原子阵列组成。原子的量子态通过一系列声光偏转器(AOD)控制和操纵,这些偏转器通过可以创建大型可重构的光束网格,来实现量子比特之间的任意连接。实验表明,该系统中的物理量子比特可以被纠缠,以产生低错误率的2个量子比特门操作。

在这项研究中,美国哈佛大学的Mikhail Lukin和他的同事利用光学复用技术从280个物理量子比特中创建了48个逻辑量子比特,相较于其他只创建了2个逻辑量子比特和单个纠缠门的演示,Mikhail Lukin团队的研发成果更具优势。

多路复用方案利用AOD产生光束,照亮单个逻辑单元内的所有物理量子比特,并让这些物理量子比特同时执行相同的操作。

该方法在本质上具有容错性,因为逻辑块中的每个物理量子比特都是独立处理的,所以能够有效防止物理误差转化为逻辑错误。该团队还采用了另一种与该方法类似的策略,成功实现在单个并行步骤中为逻辑量子比特创建容错纠缠门。

保真度从72%提升至99%

研究人员通过利用纠缠门创建基于最大纠缠态(GHZ)的逻辑量子比特的方法进行了测试。实验结果显示,容错算法的保真度高达72%,后处理纠错的保真度则超过了99%。此外,团队还配置了复杂的逻辑电路,用于运行一种特定算法。结果均表明,纠错技术可以提高量子模拟的性能。

Mikhail Lukin对此表示:“我们预计这一新进展将加快大规模实用量子计算机的发展进程。”该团队人员认为,通过优化控制方法并提高激光功率,他们目前的研发结构能够较为容易地扩展至超过10,000个量子比特。

消息来源:https://alphago.sndo.com/microso ... 9139638348eb5466ebc

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