物理學家在量子計算的關鍵驗證中延長量子壽命

量子計算有望成為革命性的工具，使古典計算機將難以完成的方程式工作。然而，量子設備的主力（稱為值人）是容易崩潰的精緻物體。

到目前為止，將足夠的量子位保持在其理想狀態足夠長的時間以進行計算已證明是一個挑戰。

在一個新的實驗中，科學家能夠在該狀態下保持量子狀態的持續時間是正常的兩倍。一路上，他們證明了量子誤差校正（QEC），通過引入冗餘和刪除錯誤的空間，可以使量子信息完好無損地保持更長的時間。

QEC的想法已經存在自90年代中期以來，但現在已證明它可以實時工作。實驗成功的部分原因是引入機器學習AI算法調整誤差校正例程。

“我們首次表明，使系統更加多餘，並積極地檢測和糾正量子錯誤為量子信息的彈性帶來了增長，”說來自康涅狄格州耶魯大學的物理學家米歇爾·德沃爾（Michel Devour）。

Qubit是在量子狀態的混合物中存在的對象。如果經典對象具有絕對狀態，則最好使用概率來描述同一狀態的Qubit版本。當量子位與其他量子位相互作用時，它們的概率以計算有用的方式糾纏在一起。

不幸的是，不僅可以將其狀態與不確定的對象聯繫起來。環境中的所有內容都充當“噪音”，可能會影響那些微妙的概率並為錯誤造成空間。

科學家努力實施QEC的部分原因是因為它可以自己引入錯誤。用於糾正誤差的額外空間可以使量子量更容易受到周圍環境干擾的影響。

像許多量子物理實驗一樣，該實驗是在超冷的溫度下運行的 - 在這種情況下，比外太空的一百倍。必須仔細控制設置，以盡可能保護量子。

錯誤校正的量子持續了1.8毫秒 - 只是我們可能會遇到的眨眼，但對於在量子水平上運行的量子的跨度令人印象深刻。現在，研究團隊將能夠進一步完善過程。

“我們的實驗表明，量子誤差校正是一種真正的實用工具，”說devoret。 “這不僅僅是原則證明。”

科學家正在做大步向前在發展量子計算機- 現在有使用基本的量子計算機 - 在實現該技術的全部潛力之前，還有很長的路要走。

降低噪音，提高穩定性和升級誤差校正都將在靠近每個人都可以使用的全尺度實用量子計算機上發揮重要作用。

在這種情況下，突破歸結為幾個不同的因素，而不是一個變化。 QEC代碼實際上是從2001年開始的代碼，但是對其進行了改進以及量子電路製造過程的升級。

“沒有一個突破來啟用此結果，”說Google的研究科學家，以前是耶魯大學的研究科學家Volodymyr Sivak。 “實際上，這是過去幾年中開發的一系列不同技術的結合，我們在本實驗中將其結合在一起。”

“我們的實驗驗證了量子計算的基石假設，這使我對該領域的未來感到非常興奮。”

該研究已發表在自然。