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量子計(jì)算機(jī)上的Bug，但新的研究表明，如何構(gòu)建無Bug量子計(jì)算機(jī)。

多年來，我們一直被告知，量子計(jì)算即將到來，許多進(jìn)步表明，基于量子力學(xué)的計(jì)算機(jī)最終將取代當(dāng)前的計(jì)算技術(shù)，并開辟一系列新的可能性?，F(xiàn)在，新的研究開發(fā)了第一個(gè)功能正常的無錯(cuò)誤量子計(jì)算系統(tǒng)。

使用疊加和糾纏的復(fù)雜和不規(guī)則量子原理來構(gòu)建功能正常的計(jì)算機(jī)并不容易。當(dāng)前的量子機(jī)器雖然代表了我們理解和技術(shù)能力的巨大飛躍，但充滿了Bug。

現(xiàn)代非量子計(jì)算機(jī)通過高質(zhì)量的制造避免信息處理和存儲中的故障。但關(guān)鍵應(yīng)用程序仍然需要基于數(shù)據(jù)冗余的糾錯(cuò)程序。

由于量子力學(xué)的性質(zhì)，量子計(jì)算機(jī)更容易受到錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)丟失的影響。因此，量子機(jī)器總是需要糾錯(cuò)。但量子力學(xué)也禁止復(fù)制量子信息，因此必須通過將邏輯量子信息散射到由多個(gè)物理系統(tǒng)（例如多個(gè)原子）組成的“糾纏狀態(tài)”來實(shí)現(xiàn)冗余。

在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中解釋說，研究人員對兩個(gè)（量子位）進(jìn)行了計(jì)算運(yùn)算。量子比特是離子阱量子計(jì)算機(jī)的一部分，由16個(gè)捕獲原子組成。每個(gè)量子位的信息都分布在其它七個(gè)原子上。

然后，該團(tuán)隊(duì)在量子比特上執(zhí)行了有史以來第一個(gè)無錯(cuò)誤的通用計(jì)算操作。

他們所說的“普遍”是什么意思？使用兩個(gè)特定量子邏輯門的不同排列和配置，任何可能的操作都是可能的。這兩個(gè)門是受控NOT（CNOT）門和T門。奧地利因斯布魯克大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Lukas Postler曾說過：“對于現(xiàn)實(shí)世界的量子計(jì)算機(jī)，我們需要一套通用的門，我們可以用這些門來編程所有算法”。

CNOT是一種操作，且僅當(dāng)?shù)谝粋€(gè)量子位處于狀態(tài)1（而不是0）時(shí)，第二個(gè)量子位被翻轉(zhuǎn)。T門在容錯(cuò)量子比特上特別難實(shí)現(xiàn)，它改變了目標(biāo)量子比特的相位。

RWTH亞琛大學(xué)和德國尤利希Forschungszentrum的理論物理學(xué)家Markus Müller表示：“T門是非?；镜牟僮鳌薄！八鼈兲貏e有趣，因?yàn)闆]有T門的量子算法可以在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上相對容易地模擬，從而抵消了任何可能的加速。對于具有T門的算法來說，這不再可能”。

在研究人員的機(jī)器中檢測到并糾正對量子比特進(jìn)行操作時(shí)由基礎(chǔ)物理學(xué)引起的錯(cuò)誤。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人兼因斯布魯克大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Thomas Monz表示：“容錯(cuò)實(shí)現(xiàn)比非容錯(cuò)操作需要更多的操作”?！斑@將在單個(gè)原子的規(guī)模上引入更多的錯(cuò)誤，但邏輯量子比特上的實(shí)驗(yàn)操作比非容錯(cuò)邏輯操作更好。努力和復(fù)雜性增加，但由此產(chǎn)生的質(zhì)量更好”。

在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上使用數(shù)值模擬檢查并確認(rèn)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果?，F(xiàn)在，兩個(gè)量子比特不是功能正常的、可用的量子計(jì)算機(jī)——大多數(shù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都是32位或64位——但該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，無錯(cuò)誤（Bug）的量子計(jì)算是可能的?，F(xiàn)在的目標(biāo)是將其設(shè)置擴(kuò)展到更大、更復(fù)雜、更有用的機(jī)器。

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