本文主要是介绍首次实现容错量子计算机！奥地利展示量子实力，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
（图片来源：网络）
奥地利因斯布鲁克大学的实验物理学家首次在容错量子比特上实现通用计算，并演示了如何在一台量子计算机上编程。
虽然当代计算机采用了高质量的制造方法，大大降低了信息处理和存储过程中出现错误的概率。但对于那些核心的应用程序，一个微小的错误都会带来严重后果。因此，仍需采用基于数据冗余的纠错机制。这种机制可以有效地检测并纠正数据存储和处理过程中的错误，从而为核心应用程序提供更加稳定可靠的数据支持。
量子计算机本质上较容易受到干扰，所以需要纠错，以避免出现错误在系统中不受控制地传播、导致信息丢失这一情况。由于量子力学禁止复制量子信息，那么要想实现冗余状态，可以将逻辑量子信息分布到多个物理系统的纠缠态中，如将多个单原子用于存储和传输信息。
由来自因斯布鲁克大学实验物理系的Thomas Monz教授与来自德国亚琛工业大学及德国于利希研究中心（Forschungszentrum Julich GmbH，德国亥姆霍兹联合会下属的研究机构之一）的Markus Müller教授共同领导的团队，首次成功地在两个逻辑量子比特上实现了一组可用于通用计算的操作。
对此，同样来自因斯布鲁克大学的实验物理学家Lukas Postler解释道：“面对一台真实世界的量子计算机，我们需要一种通用门来编写所有算法。”
实现了基本的量子运算
研究团队在一台具有16个俘获原子的离子阱量子计算机上成功运行了这套通用门。量子信息存储在两个逻辑量子比特中，每个量子比特由7个原子组成。这可能是首次实现在容错量子比特上运行两个计算门，该实验的成功也是实现一套通用门的必经之路：因为在容错量子比特上运行涉及两个量子比特（一个CNOT门）和一个逻辑T门的计算是非常困难的。
“T门是非常基础的操作，”理论物理学家Markus Müller解释道，“它们特别有趣，没有T门的量子算法可以在经典计算机上进行相对简单的模拟，且能够避免任何可能的加速。但对于有T门的量子算法而言，难以实现这种简单的模拟。”
物理学家们通过使一个逻辑量子比特处于特定状态，并利用纠缠门将其信息传递至另一个量子比特，从而演示T门的运行过程。
准确性与复杂性呈正相关
经过编码的逻辑量子比特，可以防止其存储的量子信息出现错误。然而，实现这一点需要依赖于运算，而此类运算本身也容易出错。目前，研究人员运用这套通用门对逻辑量子比特进行运算，同时这套算法也能够检测和纠正由底层物理操作引起的错误。
“容错实现相较于非容错实现需要执行更多的操作，这可能导致单个原子会产生更多的错误。然而，实验运算在逻辑量子比特上的表现比非容错逻辑运算的结果更佳，”Thomas Monz欣喜地指出，“尽管复杂性增加了，但其质量也相应地提高了。”
研究人员还通过在经典计算机上进行数值模拟以此验证他们的实验结果。当前，他们的主要目标是将这些方法应用在更大、更具实用价值的量子计算机上。
除欧盟在量子旗舰倡议中所提供的财政支持外，奥地利科研促进署（ the Austrian Research Promotion Agency，FFG）、奥地利科学基金会（ the Austrian Science Fund，FWF）和奥地利工业联合会（ the Federation of Austrian Industries）也提供了资金支持，共同推动该项研究的进行。
编译：琳梦
编辑：慕一
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