Chris Monroe组在量子纠错方面取得重大进展，John Preskill发推道贺

光子盒研究院出品

研究人员称在纠错技术方面取得了进展，可能会成为量子计算运用到实际中的第一步。

Chris Monroe领导的马里兰大学联合量子研究所（Joint Quantum Institute）表示，他们向容错量子设备又迈进了一步，而容错量子设备是制造实用量子计算机的关键因素。

这项研究发表在Arxiv上，研究人员说，他们通过实验演示了容错准备、旋转和综合错误的提取和测量，这些都是用9个量子比特的Bacon-Shor编码的逻辑量子比特来进行的。结果是一个编码的逻辑量子比特，其逻辑保真度超过了用来创建它的纠缠操作的保真度。

在文章中，研究人员表示：“这些结果表明，容错量子系统目前能够实现错误率低于其组成部分的逻辑原语。并且，随着未来其他中间测量方式的加入，能够实现可扩展量子纠错的全部能力。”

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从理论上讲，量子计算机能够以经典计算机无法达到的速度解决问题。研究人员还补充说，在某些领域，量子计算机可以解决重要物理过程的建模，优化复杂的成本函数，并对加密的方法提出挑战。然而，目前量子计算机的失败率太高，无法在实际运用上达成这些结果。

该小组将BaconShor-13编码的9个数据量子比特和4个附属量子比特嵌入到一个由15个离子组成的单链中。

根据研究人员的说法，未来的研究将会着眼于演示一种性能优于双量子比特门的交叉CNOT逻辑门。

研究人员说：“在目前的系统中，这个实验应该是可行的，因为最近已经在23个数据量子比特上演示了双量子比特门。通过打破离子链来进行中间电路检测，可以实现多轮纠错。这种穿梭已经被证明能够很轻易地在这个系统里实施，但是可能需要一个合适的冷却方案。”

该研究团队包括马里兰大学帕克分校联合量子研究所量子信息和计算机科学中心的Laird Egan, Marko Cetina, Crystal Noel, Andrew Risinger, Daiwei Zhu, Debopriyo Biswas和Chris Monroe。并且他们还联合了马里兰大学的物理、电子和计算机工程系；杜克大学的Dripto M. Debroy、Kenneth R. Brown和Michael Newman；乔治亚理工学院的 Muyuan Li。

关于Chris Monroe

Chris Monroe研究离子阱计算机20多年，IonQ创始人。上世纪90年代，他在诺贝尔奖得主David Wineland的NIST小组工作，并领导小组演示了第一个量子逻辑门。

2000年，Monroe成为密歇根大学物理和电子工程系教授，在那里他率先使用单光子耦合原子间的量子信息，并演示了集成在半导体芯片上的第一个电磁原子陷阱，因此获得了美国物理学会的I.I.Rabi奖。

2007年，Monroe加入马里兰大学，他的团队研究了超快激光脉冲在快速量子纠缠操作中的应用，率先将捕获离子用于与量子磁有关的许多体模型的量子模拟。2016年，他被选为美国国家科学院院士。

Chris Monroe

2015年，Monroe和杜克大学教授Jungsang Kim共同创办IonQ，该公司的离子阱量子计算机在2018年就已经实现了160个存储量子比特和79个处理量子比特。

论文：

https://arxiv.org/pdf/2009.11482.pdf

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1930年秋，第六届索尔维会议在布鲁塞尔召开。早有准备的爱因斯坦在会上向玻尔提出了他的著名的思想实验——“光子盒”，公众号名称正源于此。