加州理工學院推出消除量子電腦錯誤新方法

編譯／高晟鈞

量子電腦將在未來扮演極為重要的角色，在幫助創造永續材料、開發新藥物和解決物理學上複雜問題上有著巨大幫助。

然而，可惜的是，直到目前為止這些開創性的量子系統，卻比我們今天使用的經典電腦更容易出錯。檢測量子電腦的錯誤十分困難，因為僅僅尋找錯誤這件事情本身就會導致更多的錯誤產生。因此科學家致力於打造一個屬於量子電腦的「量子橡皮擦」來消除錯誤。

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量子運算機制

量子糾纏是一種粒子在不直接接觸的情況下，保持連接並相互影響的特殊現象。這種特殊現象正是量子電腦超越傳統電腦的關鍵要素。然而，大自然的量子大多不喜歡保持量子糾纏態，而當錯誤產生，整個量子態便會崩潰。

具體來說，糾纏態可以被想像成一個裝滿蘋果（原子或其他粒子）的籃子，隨著時間推移，蘋果會開始腐爛，如果不替換掉腐爛的蘋果，那麼所有蘋果都會迅速腐爛。目前，仍不清楚如何防止錯誤發生，我們唯一的選擇便是檢測並糾正錯誤。

錯誤檢測和糾正方面的創新

研究人員發現，雖然在量子裝置中通常很難發現錯誤，但透過仔細控制，某些錯誤可能會導致原子發光。此時，研究人員便能利用這項特徵，使用原子陣列和雷射光束執行量子模擬。

新的錯誤捕獲系統的設計方式是，當受到雷射照射時，錯誤的原子會發出螢光。接著，研究團隊可以將他們排除在統計數據外，或者用雷射脈衝波來主動對這些原子進行糾錯。

透過消除和定位原子系統中的錯誤，研究團隊成功可以提高整體糾纏率與保真度。在這項新研究中，只有千分之一的原子沒有糾纏在一起。這比先前實現的結果提高了 10 倍，並且是此類系統中觀察到的最高糾纏率。

資料來源：Scitechdaily

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