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動(dòng)力學(xué)解耦有效提高量子計(jì)算機(jī)保真度

2018-12-05 10:38 來源:科技日?qǐng)?bào) 責(zé)任編輯:fl
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摘要:美國(guó)南加州大學(xué)研究人員在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表論文稱,他們通過動(dòng)力學(xué)解耦方法,在IBM和Rigetti的量子計(jì)算平臺(tái)中成功實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算保真度的高度增益,證明動(dòng)力

美國(guó)南加州大學(xué)研究人員在最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表論文稱,他們通過動(dòng)力學(xué)解耦方法,在IBM和Rigetti的量子計(jì)算平臺(tái)中成功實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算保真度的高度增益,證明動(dòng)力學(xué)解耦是一種比其他量子誤差校正手段更容易、更有效的抑制量子退相干策略,能夠更好地彌補(bǔ)量子計(jì)算易受干擾、容易出錯(cuò)的弱點(diǎn)。

所謂量子退相干,是指量子系統(tǒng)狀態(tài)間相互干涉的性質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間逐步喪失,是開發(fā)量子計(jì)算機(jī)必須要面對(duì)的一個(gè)問題。量子計(jì)算過程中,量子比特的穩(wěn)定性很容易受到聲音、溫度、振動(dòng)等環(huán)境噪聲影響,相干性逐步喪失,量子態(tài)的持續(xù)時(shí)間減少,進(jìn)而降低量子計(jì)算保真度。因此,開發(fā)有效的抑制量子退相干策略是量子計(jì)算機(jī)研究的重點(diǎn)課題。而動(dòng)力學(xué)解耦則是一種簡(jiǎn)單的開環(huán)量子控制技術(shù),通過快速的時(shí)變控制調(diào)制來抑制退相干。

在新研究中,研究人員使用了IBM16量子比特的QX5和Rigetti19量子比特的Acorn兩個(gè)通用量子計(jì)算平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)解耦,研究人員向超導(dǎo)量子比特發(fā)射精確聚焦的微電磁能計(jì)時(shí)脈沖。通過操縱脈沖,他們能夠?qū)⒘孔颖忍匕j(luò)在微環(huán)境中,與周圍的環(huán)境噪聲隔離,從而長(zhǎng)久保持量子態(tài)。雖然這一實(shí)驗(yàn)的時(shí)間跨度非常短,僅600納秒(1納秒為十億分之一秒),使用脈沖數(shù)量也不超過200個(gè),但獲得的保真度增益卻相當(dāng)可觀:IBM量子計(jì)算平臺(tái)的最終保真度提高了3倍,從28.9%提高到88.4%;Rigetti量子計(jì)算平臺(tái)的最終保真度提高了17%,從59.8%升至77.1%。

研究人員指出,這是他們首次在基于云的超導(dǎo)量子比特平臺(tái)上成功抑制退相干,相關(guān)結(jié)果表明,動(dòng)力學(xué)解耦方法很適合在環(huán)境噪音相對(duì)較大的、基于云的小規(guī)模量子計(jì)算機(jī)中應(yīng)用,其效果比迄今為止嘗試過的其他量子誤差校正方法都要好。(劉海英) 

責(zé)任編輯:fl

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