天气 
2025-07-07
国外团队成功模拟特定容错量子计算 攻克技术难题！量子计算机在实用化道路上面临的一大挑战是纠正计算过程中产生的错误。为解决这一问题，通常需要利用传统计算机对量子计算进行模拟验证，但这项任务极其复杂。瑞典查尔姆斯理工大学、意大利米兰大学、西班牙格拉纳达大学和日本东京大学的研究团队提出了一种新方法，能够模拟特定类型的容错量子计算，攻克了该领域长期存在的技术难题。相关研究成果发表于最新一期《物理评论快报》杂志。
量子计算机纠错能力受限的根本原因在于其最基本构件——量子比特。量子比特虽然拥有巨大的计算潜力，但也非常脆弱。量子比特的计算能力依赖于量子叠加态的性质，可以同时处于0和1的状态及其间的任意组合。这使得随着量子比特数量的增加，计算能力呈指数级增长，但系统对外界干扰极为敏感。
量子纠错代码通过将信息分散到多个子系统中，在不破坏量子信息的前提下发现并纠正错误。其中一种方法是将一个量子比特的信息编码在一个振动的量子系统中的多个甚至无限个能级上，这种编码方式被称为玻色编码。然而，由于涉及多重能级，这种编码方式的模拟极其复杂。
研究团队提出的方法能够模拟使用玻色编码中的GKP（戈特斯曼—基塔耶夫—普雷斯基尔）编码的量子算法。GKP编码通过特殊方式存储量子信息，使量子计算机更容易纠错，从而对外界噪声不那么敏感。由于其深度量子力学特性，GKP编码一直难以用传统计算机进行模拟。现在，研究团队找到了一种独特方法，构建了一种新的数学工具，可以在算法中有效引入GKP编码。借助这种方法，团队能够更可靠地测试和验证量子计算机的运算结果。
这项研究意味着科学家可以用传统计算机模拟具备容错能力的量子纠错代码，这是构建更可靠、更稳健量子计算机的关键一步。
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