原標題：內置糾錯功能的物理量子比特問世
日本東京大學、德國約翰內斯·古騰堡大學和捷克帕拉茨基大學研究人員組成的團隊，最近展示了一種構建光子量子計算機的新方法。該團隊沒有使用單個光子，而是采用了激光產生的光脈沖，這一光脈沖可由多個光子組成。相關研究成果發(fā)表在新一期《科學》雜志上。
量子比特非常容易受到外部影響，這意味著它們存儲的信息很容易丟失。為了保證量子計算機提供可靠的結果，有必要產生一個真正的糾纏，將幾個物理量子比特連接在一起，形成一個邏輯量子比特。如果其中一個物理量子比特發(fā)生故障，其他量子比特將保留信息。然而，阻礙功能量子計算機發(fā)展的主要困難之一是需要大量的物理量子比特。
單光子通常用作物理量子比特。從某種意義上說，這些光子是微小的光粒子，本質上比固態(tài)量子比特運行得更快，但同時也更容易丟失。
研究團隊此次將激光脈沖轉換為量子光學狀態(tài)，從而提供了糾正錯誤的固有能力。雖然該系統(tǒng)僅由激光脈沖組成，但原則上它可立即消除錯誤。因此，無需通過大量光脈沖將單個光子生成為量子比特，然后讓它們作為邏輯量子比特相互作用這一過程。
研究人員表示，他們只需要一個光脈沖就可獲得一個強大的邏輯量子比特。換句話說，在這個系統(tǒng)中，物理量子比特已經等同于邏輯量子比特。這是一個非凡而獨特的概念。
雖然東京大學實驗產生的邏輯量子比特的質量還不足以提供必要的容錯水平。但新研究清楚地表明，使用最具創(chuàng)新性的量子光學方法將不可普遍校正的量子比特轉換為可校正的量子比特是可能的。
物理量子比特是物理系統(tǒng)中的基本單元，是實際存在的，毫無疑問它們會“犯錯”。而邏輯量子比特是一種理想的、抽象的概念，無論計算過程中有多少錯誤，其都能保持結果的穩(wěn)定性。人們可以把后者當成前者的“保護殼”，譬如編碼邏輯量子比特，讓它的信息留存在物理量子比特里，從而實現對物理量子比特的保護和容錯。在本次研究中，科學家已經讓物理量子比特幾乎等同于邏輯量子比特，確實可稱為一個了不起的進步。