我國科學(xué)家實現(xiàn)量子糾錯新突破

　　系福大教授合作研究成果，助力量子計算應(yīng)用

　　記者近日從福州大學(xué)獲悉，在中國科學(xué)院院士俞大鵬帶領(lǐng)下，南方科技大學(xué)深圳量子科學(xué)與工程研究院超導(dǎo)量子計算實驗室助理研究員徐源課題組聯(lián)合福州大學(xué)教授鄭仕標(biāo)、清華大學(xué)副教授孫麓巖等組成的研究團隊，通過實時重復(fù)的量子糾錯過程，延長了量子信息的存儲時間，相關(guān)結(jié)果超過編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯情況下的最好值。

　　據(jù)悉，這是我國科學(xué)家在量子糾錯領(lǐng)域的最新研究成果，相關(guān)學(xué)術(shù)文章近期在國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》網(wǎng)站上刊登。

　　量子計算應(yīng)用廣

　　可為生活帶來大變化

　　為什么要進行量子糾錯？要回答這個問題，要先來了解一下量子計算的應(yīng)用。

　　隨著傳統(tǒng)計算模式的增長正在趨近瓶頸，需要找到一個新的計算模式，來解決傳統(tǒng)計算無法解決的問題。而這個新的計算模式，就是量子計算。量子計算機可以比傳統(tǒng)計算機更有效地處理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)集。

　　可以想象一下，你正在建造世界上最高的摩天大樓，需要做建筑設(shè)備、原材料、勞動力以及合規(guī)要求的預(yù)算，讓你的投資回報率最大化。而這個優(yōu)化問題難倒了傳統(tǒng)計算機，但量子計算機非常適合解決這個問題。

　　目前，包括阿里巴巴、惠普、英特爾和微軟在內(nèi)的一系列科技公司都在積極部署量子計算。

　　量子計算不僅能應(yīng)用于百姓日常通信，也可用于水、電、煤氣等能源供給和民生網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的通信保障，還可應(yīng)用于國防、金融、商業(yè)等領(lǐng)域。

　　例如，在醫(yī)療保健領(lǐng)域，量子計算機可以幫助加快比較不同藥物對一系列疾病的相互作用和影響的過程，以確定最佳藥物；可以帶來真正的個性化醫(yī)療，利用基因組學(xué)的先進技術(shù)為每個病人量身定制治療計劃。在金融服務(wù)領(lǐng)域，金融分析師通常依賴由市場和投資組合表現(xiàn)的概率和假設(shè)組成的算法，量子計算機不僅可以幫助消除數(shù)據(jù)盲點，防止毫無根據(jù)的金融假設(shè)造成損失，還可以用來更好地確定有吸引力的投資組合。在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，量子計算機可以用來破解我們今天用來保護敏感數(shù)據(jù)和電子通信安全的密碼。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，量子計算機可以幫助我們更有效地制造肥料。在人工智能領(lǐng)域，量子計算可以幫助人工智能以類似人類的方式更有效地執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，比如使人形機器人能夠在不可預(yù)知的情況下實時做出優(yōu)化決策。

　　量子計算的運用

　　需量子糾錯來“護航”

　　量子計算具有一些傳統(tǒng)計算無可比擬的優(yōu)越性，但要實現(xiàn)量子計算也存在障礙。

　　據(jù)介紹，實現(xiàn)量子計算的最大障礙是量子系統(tǒng)與環(huán)境耦合所導(dǎo)致的消相干，其引起的錯誤會進一步導(dǎo)致量子信息的丟失。如何借助量子糾錯碼來保護邏輯量子比特（量子比特是量子計算機中處理信息的基本單位）是實現(xiàn)具有實際意義的量子算法的前提。

　　雖然近年基于超導(dǎo)量子線路系統(tǒng)的量子信息處理領(lǐng)域研究發(fā)展迅猛，但由于量子計算機體系的錯誤率遠高于傳統(tǒng)計算機，想要構(gòu)建具有實用價值的通用量子計算機，量子糾錯依然不可或缺，因其可有效保護量子信息免受環(huán)境噪聲干擾。

　　上述研究團隊的研究，相關(guān)結(jié)果超過編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯情況下的最好值，超越了盈虧平衡點，帶來正的量子糾錯增益，向?qū)嵱没蓴U展通用量子計算和容錯量子計算邁出了關(guān)鍵一步，并有望成為量子控制系統(tǒng)優(yōu)化和量子糾錯程序設(shè)計的實際指南。簡單來說，有了這個最新的量子糾錯方式，將為量子計算的發(fā)展、應(yīng)用乃至我們的生活帶來巨大的變化。（記者 梁凱鴻）