大湾区协同院学术合伙人丨俞大鹏院士带领团队在《自然》（Nature）杂志发表学术文章，取得我国量子纠错领域最新研究成果
2023-05-04
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编者按：3月23日，粤港澳大湾区协同创新研究院学术合伙人、中国科学院院士俞大鹏带领南方科技大学深圳量子科学与工程研究院超导量子计算实验室助理研究员徐源课题组，联合福州大学教授郑仕标、清华大学副教授孙麓岩等组成的研究团队在国际著名学术期刊《自然》（Nature）杂志发表学术文章，通过实时重复的量子纠错过程，延长量子信息的存储时间，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值，这是我国科学家在量子纠错领域的最新研究成果。
量子纠错操作的实验表征结果（研究团队供图）
近年来，基于超导量子线路系统的量子信息处理领域研究发展迅猛，但量子计算机体系的错误率远高于经典数字计算机。量子纠错可有效保护量子信息免受环境噪声干扰，对构建具有使用价值的通用电子计算机不可或缺。
在传统的量子纠错方案编码中，一个逻辑量子比特需要多个冗余的物理比特，不但需要巨大的硬件资源成本，发生错误的通道数也随比特数增加而显著增多，可能呈现“越纠越错”的局面，导致量子纠错后的效果远未达到不纠错情况下的最好值，无法产生正的量子纠错增益。这成为当前量子纠错技术无法实用化、可扩展发展的核心瓶颈。
研发团队通过开发高相干性能的量子系统，设计和实现了错误率低的错误探测方法，以及改进和优化量子纠错技术等实验手段，最终在玻色模式中实现了基于离散变量的二项式编码的逻辑量子比特，并通过实时重复的量子纠错过程，延长了量子信息的存储时间，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值，超越了盈亏平衡点，带来正的量子纠错增益，向实用化可扩展通用量子计算迈出了关键一步。