可擴展通用量子計算在實用化道路上邁出關鍵一步！
在俞大鵬院士的帶領下，深圳國際量子研究院的助理研究員徐源課題組與合作者在基于超導量子線路系統的量子糾錯領域取得突破性重大實驗進展：
延長了量子信息的存儲時間，在國際上首次超越盈虧平衡點。
相關論文也于今天在線發表在 Nature 上。
近些年來，基于超導量子線路系統的量子信息處理領域研究發展勢頭迅猛，不過相較于經典數字計算機，量子計算機體系仍有一大缺點：錯誤率太高。
因此，通用量子計算機要邁向實用化，量子糾錯是必須要走的一步。
而俞院士團隊這邊，直接一把實現了突破性進展。
具體如何？一起來看看～
首次超越盈虧平衡點
在此之前，得先簡單了解下量子糾錯這個概念。
它是利用大希爾伯特空間的冗餘來保護邏輯量子比特免受噪聲的影響。
在俞院士團隊的研究之前，也有傳統的量子糾錯方案，不過它編碼一個邏輯量子比特需要多個冗餘的物理比特。
這意味着它不但需要巨大的硬件資源開銷，而且還會出現 " 越糾越錯 " 的局面，并不能真正實現超越盈虧平衡點。
也就是說，量子糾錯之後的效果還遠沒有達到不糾錯情況下的最好值，無法真正産生正的量子糾錯增益。
△量子糾錯過程示意圖
那俞院士團隊是如何解決這個問題，超越盈虧平衡點的呢？
團隊爲了解決傳統方案 " 越糾越錯 " 的問題，利用微波簡諧振子或玻色模式系統中的無窮維希爾伯特空間，實現量子信息的冗餘編碼與量子糾錯。
這是因爲在超導量子線路系統中，基于玻色編碼的量子糾錯方案具有錯誤類型簡單、錯誤探測方便、相幹性能好、硬件更高效、反饋控制易實現等優點。
研究團隊通過開發高相幹性能的量子系統，設計和實現低錯誤率的錯誤症狀探測方法，以及改進和優化量子糾錯技術等實驗手段，最終在玻色模式中實現了基于離散變量的二項式編碼的邏輯量子比特。
并且通過實時重複的量子糾錯過程，延長了量子信息的存儲時間。
相關結果首次超過該系統中不糾錯情況下的最好值，也就是突破了盈虧平衡點。
△量子糾錯操作的實驗表征結果團隊介紹
在該研究工作中，南方科技大學博士生倪忠初爲該論文第一作者。
南科大量子院徐源助理研究員爲該論文主要通訊作者，清華大學孫麓岩教授、福州大學鄭仕标教授爲論文共同通訊作者，俞大鵬院士爲最後通訊作者。
其他合作者包括，南科大劉松副研究員、燕飛副研究員、鄧曉玮助理研究員，中國科學技術大學鄒長鈴教授，北京量子信息科學研究院于海峰研究員和福州大學楊貞标教授等。
南方科技大學量子科學與工程研究院爲論文第一完成單位。該研究工作得到了廣東省科技廳、深圳市科創委、國家自然科學基金委和南方科技大學等部門的大力支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05784-4
