集成上百物理量子比特的中規模量子製備研發是當今量子科學的熱點之一。但這些製備會缺少用於計算量子容錯的資源。因此，研究量子計算優勢面臨著在沒有完整邏輯編碼的情況下，最小化製備和控制缺陷的主要挑戰。近日，由浙江大學、中國科學院自動化研究所組成的團隊，在解決量子錯誤消除方面取得新進展，相關成果已發表在Science Advances上。
抑制量子錯誤是一種滿足要求的解決途徑。在論文中，聯合團隊提出一種基於門集斷層成像與準概率分解的錯誤抑制方案（protocol）。超導製備上測試了一個和兩個量子比特的電路，並且成功地控制了計算錯誤。這個方案（protocol）對於數字量子計算機和算法程序計算預期值普遍適用，因此，試驗結果說明錯誤控制可以成為未來量子計算中的關鍵部分。
超導量子計算被普遍認為是最有可能率先實現實用化量子計算的方案之一，其優勢在於超導量子電路具有很強的可操控性。自動化所研究員蒿傑帶領的高性能計算系統與架構設計團隊自主設計的實感計算架構為錯誤抑制方案實驗提供了高帶寬、低噪聲的測量控制裝置。由於超導比特的能級差一般設在4-10GHz，在這個頻段內可以使用控制信號對量子比特進行調控。而實感計算架構具有高實時操控能力，在新型輕量化傳輸協議的保證下，採用多路高速數據同步併發輸出模式，可提供高帶寬的信號輸出波形，在更寬的信號範圍內合成更多高精度的控制波形，從而增加調控的量子比特數。在不做調控時，超導量子比特一直處於基態，當超導量子比特通過控制信號被激發到|1>態，受環境等噪聲的影響，經過一段時間會躍遷回基態，從而影響使用。微波調控信號的噪聲大小將直接影響量子比特由|1>態躍遷到基態的時間長短。實感計算架構通過多種技術措施降低了系統總功耗和電源噪聲，使得系統輸出具有超低噪聲性能，進一步降低了控制迴路對整體系統的影響，延長了量子比特由|1>態躍遷到基態的時間，具有重要意義。
論文鏈接
https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaaw5686/tab-figures-data
自動化所等研發新型計算架構有效解決量子錯誤消除問題
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