量子信息非常脆弱，这就是为什么量子计算机必须能够纠正错误的原因。但是，如果整个量子位都丢失了怎么办?因斯布鲁克大学(University of Innsbruck)的研究人员与亚琛工业大学(RWTH Aachen University)和博洛尼亚大学(University of Bologna)合作，正在《自然》(Nature)杂志上提出一种方法，该方法允许量子计算机即使在途中丢失了一些量子比特也能继续运行。

 

　　量子信息的载体-量子位容易因不希望的环境相互作用而引起错误。这些误差在量子计算过程中会累积，因此对其进行纠正是可靠使用量子计算机的关键要求。

 

　　众所周知，量子计算机可以承受一定数量的计算错误，例如位翻转或相位翻转错误。但是，除了计算错误外，量子位也可能完全丢失。取决于量子计算机的类型，这可能是由于诸如原子或离子之类的粒子的实际损失，或者是由于量子粒子转变为例如不想要的能态而使它们不再被视为量子位。当量子位丢失时，其余量子位中的信息将变得混乱且不受保护，从而使该过程成为潜在的致命错误。

 

　　实时检测并纠正损失

 

　　因斯布鲁克大学实验物理系的Rainer Blatt领导的一个物理学家小组与德国和意大利的理论物理学家合作，现已开发并实施了先进的技术，使他们的俘获离子量子计算机能够适应丢失量子位的时间，并保持对脆弱的存储量子信息的保护。因斯布鲁克物理学家罗曼·斯特里克(Roman Stricker)说：“在我们的俘获离子量子计算机中，容纳量子位的离子可以被俘获很长时间，甚至几天。” “但是，作为两级量子位捕获，我们的离子比简化的描述要复杂得多。这在控制我们的量子计算机方面提供了巨大的潜力和额外的灵活性，但不幸的是，由于操作不完善或辐射衰减，量子信息也可能泄漏出量子位空间。” 亚琛工业大学的MarkusMüller理论量子技术小组和ForschungszentrumJülich与博洛尼亚大学的Davide Vodola合作开发了一种方法，因斯布鲁克团队证明了这种泄漏可以实时检测和纠正。Müller强调说：“将量子误差校正与量子位损失和泄漏校正相结合是迈向大规模且鲁棒的量子计算的必要下一步。” 与博洛尼亚大学的Davide Vodola合作，因斯布鲁克团队证明了可以实时检测和纠正此类泄漏。Müller强调说：“将量子误差校正与量子位损失和泄漏校正相结合是迈向大规模且鲁棒的量子计算的必要下一步。” 与博洛尼亚大学的Davide Vodola合作，因斯布鲁克团队证明了可以实时检测和纠正此类泄漏。Müller强调说：“将量子误差校正与量子位损失和泄漏校正相结合是迈向大规模且鲁棒的量子计算的必要下一步。”

 

　　广泛适用的技术

 

　　研究人员必须开发两种关键技术来保护量子计算机免受量子比特的损失。因斯布鲁克大学的Philipp Schindler解释说，第一个挑战是首先要检测到量子比特的丢失：“直接测量量子比特不是一种选择，因为这会破坏存储在其中的量子信息”。“我们通过开发一种技术解决了这个问题，在该技术中，我们使用了另外的离子来探测所讨论的量子位是否仍然存在，而不会打扰它，” Martin Ringbauer解释说。第二个挑战是在量子位确实丢失的情况下实时调整其余计算。这种适应对于丢失后的量子信息解密并保持对剩余量子位的保护至关重要。领导因斯布鲁克团队的托马斯·蒙兹(Thomas Monz)

 

　　该研究由奥地利科学基金会FWF，奥地利研究促进局FFG和欧洲联盟等资助。