量子计算即将把数字革命推向新的高度。
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但我们还没到那一步。量子操作面临的最大障碍之一是纠错。
量子系统更快运行的代价是更高的错误率。量子计算机非常容易受到电磁信号、温度变化和地球磁场干扰等噪声的影响。这样的噪音会引发错误。
量子比特是量子计算的特殊组成部分，它本身就容易出错。频率、能级和耦合强度上的错误会导致计算错误。
与大多数时候可以可靠地复制的标准计算机比特不同，量子位由于其本质，无法在不引入错误的情况下克隆。位存储容易复制的二进制数字状态，而量子位存储数据在一个复杂的数学量子状态，可以在复制过程中中断。此外，量子位老化很快，劣化会带来错误。
IBM量子公司的研究人员表示，他们已经开发出一种系统，可以显着提高量子计算中的错误检测。在8月28日的一篇在线帖子中，他们解释了这一挑战:“标准的经典纠错只需要纠正位翻转错误，”IBM研究员谢尔盖布拉维说。
“量子计算机必须纠正更多种类的错误，比如相位错误，相位错误会破坏量子比特携带的额外量子信息……技术必须纠正错误，但不能复制未知的量子态，也不能破坏底层的量子态。”
在他们的研究论文中，IBM的研究人员描述了一个过程，他们说这个过程大大减少了目前量子计算中用于捕获错误的所需库。
标准的计算机表面代码早已成功地用于错误纠正。这些是类似于棋盘的二维网格。量子比特的有效纠错更具挑战性。
Bravyi说，许多专家估计，容错量子计算将需要数百万个量子比特，“我们认为这个数字太大了，在目前的发展阶段不切实际。”
IBM的解决方案改进了代码并重新设计了量子比特的位置，只需目前用于纠错的物理量子比特数量的十分之一就能实现结果。
研究人员在8月15日发表在预印本服务器arXiv上的一篇题为“高阈值和低开销容错量子存储器”的论文中承认:“实际纠错远未解决问题。”
“然而，这些新代码和该领域的其他进展正在增强我们的信心，即容错量子计算不仅是可能的，而且不需要建造一个不合理的大型量子计算机。”
他们的方法目前只适用于量子存储器，而不是计算能力。
“这些技术是迈向容错计算世界的垫脚石，”Bravyi说，“而这种新的……代码正在使这个世界更接近。”这是一个很有希望的结果，为我们指明了下一步应该寻找更好的纠错码的方向。”
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希望本篇文章《IBM在量子计算错误校正领域实现重要进展》能对你有所帮助！
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