集成上百物理量子比特的中規(guī)模量子制備研發(fā)是當今量子科學的熱點之一。但這些制備會缺少用于計算量子容錯的資源。因此，研究量子計算優(yōu)勢面臨著在沒有完整邏輯編碼的情況下，最小化制備和控制缺陷的主要挑戰(zhàn)。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(fā)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(lián)合團隊提出一種基于門集斷層成像與準概率分解的錯誤抑制方案（protocol）。超導制備上測試了一個和兩個量子比特的電路，并且成功地控制了計算錯誤。這個方案（protocol）對于數(shù)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(jié)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(xiàn)實用化量子計算的方案之一，其優(yōu)勢在于超導量子電路具有很強的可操控性。自動化所研究員蒿杰帶領的高性能計算系統(tǒng)與架構(gòu)設計團隊自主設計的實感計算架構(gòu)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。由于超導比特的能級差一般設在4-10GHz，在這個頻段內(nèi)可以使用控制信號對量子比特進行調(diào)控。而實感計算架構(gòu)具有高實時操控能力，在新型輕量化傳輸協(xié)議的保證下，采用多路高速數(shù)據(jù)同步并發(fā)輸出模式，可提供高帶寬的信號輸出波形，在更寬的信號范圍內(nèi)合成更多高精度的控制波形，從而增加調(diào)控的量子比特數(shù)。在不做調(diào)控時，超導量子比特一直處于基態(tài)，當超導量子比特通過控制信號被激發(fā)到|1>態(tài)，受環(huán)境等噪聲的影響，經(jīng)過一段時間會躍遷回基態(tài)，從而影響使用。微波調(diào)控信號的噪聲大小將直接影響量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間長短。實感計算架構(gòu)通過多種技術措施降低了系統(tǒng)總功耗和電源噪聲，使得系統(tǒng)輸出具有超低噪聲性能，進一步降低了控制回路對整體系統(tǒng)的影響，延長了量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間，具有重要意義。
　　論文鏈接
　　自動化所等研發(fā)新型計算架構(gòu)有效解決量子錯誤消除問題