我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)新突破

　　系福大教授合作研究成果，助力量子計(jì)算應(yīng)用

　　記者近日從福州大學(xué)獲悉，在中國(guó)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(jì)算實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)，通過(guò)實(shí)時(shí)重復(fù)的量子糾錯(cuò)過(guò)程，延長(zhǎng)了量子信息的存儲(chǔ)時(shí)間，相關(guān)結(jié)果超過(guò)編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯(cuò)情況下的最好值。

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

　　量子計(jì)算應(yīng)用廣

　　可為生活帶來(lái)大變化

　　為什么要進(jìn)行量子糾錯(cuò)？要回答這個(gè)問(wèn)題，要先來(lái)了解一下量子計(jì)算的應(yīng)用。

　　隨著傳統(tǒng)計(jì)算模式的增長(zhǎng)正在趨近瓶頸，需要找到一個(gè)新的計(jì)算模式，來(lái)解決傳統(tǒng)計(jì)算無(wú)法解決的問(wèn)題。而這個(gè)新的計(jì)算模式，就是量子計(jì)算。量子計(jì)算機(jī)可以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(dòng)力以及合規(guī)要求的預(yù)算，讓你的投資回報(bào)率最大化。而這個(gè)優(yōu)化問(wèn)題難倒了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，但量子計(jì)算機(jī)非常適合解決這個(gè)問(wèn)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(jì)算。

　　量子計(jì)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(guó)防、金融、商業(yè)等領(lǐng)域。

　　例如，在醫(yī)療保健領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)可以幫助加快比較不同藥物對(duì)一系列疾病的相互作用和影響的過(guò)程，以確定最佳藥物；可以帶來(lái)真正的個(gè)性化醫(yī)療，利用基因組學(xué)的先進(jìn)技術(shù)為每個(gè)病人量身定制治療計(jì)劃。在金融服務(wù)領(lǐng)域，金融分析師通常依賴由市場(chǎng)和投資組合表現(xiàn)的概率和假設(shè)組成的算法，量子計(jì)算機(jī)不僅可以幫助消除數(shù)據(jù)盲點(diǎn)，防止毫無(wú)根據(jù)的金融假設(shè)造成損失，還可以用來(lái)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(jì)算機(jī)可以用來(lái)破解我們今天用來(lái)保護(hù)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(jì)算機(jī)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(jì)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(jī)器人能夠在不可預(yù)知的情況下實(shí)時(shí)做出優(yōu)化決策。

　　量子計(jì)算的運(yùn)用

　　需量子糾錯(cuò)來(lái)“護(hù)航”

　　量子計(jì)算具有一些傳統(tǒng)計(jì)算無(wú)可比擬的優(yōu)越性，但要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算也存在障礙。

　　據(jù)介紹，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)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(cuò)誤會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致量子信息的丟失。如何借助量子糾錯(cuò)碼來(lái)保護(hù)邏輯量子比特（量子比特是量子計(jì)算機(jī)中處理信息的基本單位）是實(shí)現(xiàn)具有實(shí)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(jì)算機(jī)體系的錯(cuò)誤率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，想要構(gòu)建具有實(shí)用價(jià)值的通用量子計(jì)算機(jī)，量子糾錯(cuò)依然不可或缺，因其可有效保護(hù)量子信息免受環(huán)境噪聲干擾。

　　上述研究團(tuán)隊(duì)的研究，相關(guān)結(jié)果超過(guò)編碼邏輯量子比特的物理系統(tǒng)中不糾錯(cuò)情況下的最好值，超越了盈虧平衡點(diǎn)，帶來(lái)正的量子糾錯(cuò)增益，向?qū)嵱没蓴U(kuò)展通用量子計(jì)算和容錯(cuò)量子計(jì)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(cuò)程序設(shè)計(jì)的實(shí)際指南。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，有了這個(gè)最新的量子糾錯(cuò)方式，將為量子計(jì)算的發(fā)展、應(yīng)用乃至我們的生活帶來(lái)巨大的變化。（記者 梁凱鴻）