來源：黑谷量子? ? ? ? 資料來源：（由約翰·博伊德）
作者：776
一名在澳大利亞工作的英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種方法勺拣，將三維代碼應(yīng)用到二維的量子誤差校正框架中
世界各地的政府機(jī)構(gòu)和大學(xué)，更不用說像IBM鱼填、谷歌和微軟這樣的科技巨頭药有，都在爭(zhēng)先恐后地回答一個(gè)萬億美元的量子問題：當(dāng)量子計(jì)算機(jī)仍然無法始終如一地產(chǎn)生可靠且沒有錯(cuò)誤的結(jié)果時(shí)，它們才能發(fā)揮其巨大的潛力？
這些奇異機(jī)器的每一個(gè)方面愤惰，包括它們的脆弱性和工程復(fù)雜性苇经；它們荒謬的無菌、低溫操作環(huán)境宦言；復(fù)雜的數(shù)學(xué)扇单；以及它們的害羞量子比特，如果一個(gè)操作員對(duì)它們眨眨眼奠旺，就會(huì)翻轉(zhuǎn)蜘澜，這些都是潛在的錯(cuò)誤來源。
這充分說明了科學(xué)家和工程師們的聰明才智响疚，他們已經(jīng)找到了檢測(cè)和糾正這些錯(cuò)誤的方法鄙信，并使量子計(jì)算機(jī)工作到至少足夠長(zhǎng)的時(shí)間位谋，以便在錯(cuò)誤累積和量子位元的量子退相干開始之前產(chǎn)生有限的結(jié)果为朋。
抑制錯(cuò)誤的方法可以將許多硬件從錯(cuò)誤糾正中解放出來见妒，并允許計(jì)算機(jī)繼續(xù)做有用的事情煤痕〖匦”
當(dāng)涉及到量子操作中產(chǎn)生的誤差修正時(shí)他去，一種稱為表面碼的誤差修正方法引起了人們的廣泛關(guān)注荸百。這是因?yàn)樗慕研院退浅＿m合放在二維平面上（這使得它可以放在芯片上）稽坤。
表面碼利用稱為糾纏（量子連接性）的現(xiàn)象咕幻，使單個(gè)量子位能夠與晶格布局上的其他量子位共享信息渔伯。好處：當(dāng)量子位被測(cè)量時(shí)，它們會(huì)揭示相鄰量子位中的錯(cuò)誤肄程。
為了讓量子計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜的任務(wù)咱旱，糾錯(cuò)碼需要能夠執(zhí)行量子門操作；這些是對(duì)量子比特信息執(zhí)行的小邏輯操作绷耍，當(dāng)組合起來時(shí)吐限，可以運(yùn)行算法。經(jīng)典的計(jì)算類比是與門褂始、異或門等诸典。
物理學(xué)家描述了實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算所必需的兩種量子門操作（以其不同的數(shù)學(xué)方法區(qū)分）。其中之一崎苗，Clifford門集狐粱，必須與魔法狀態(tài)蒸餾（magic state distrivation）結(jié)合使用，魔法狀態(tài)蒸餾是一種凈化協(xié)議胆数，它使用多個(gè)噪聲量子狀態(tài)來執(zhí)行非Clifford門操作肌蜻。
資料圖：悉尼大學(xué)
此圖說明了隨著時(shí)間的推移，一個(gè)表面代碼在另兩個(gè)表面代碼下面滑動(dòng)的階段性進(jìn)展必尼。在每個(gè)步驟中蒋搜，這三個(gè)代碼相互作用篡撵，因?yàn)榈撞看a被傳遞到另兩個(gè)下面，從而生成二維門豆挽。
悉尼大學(xué)物理學(xué)院（University of Sydney's School of Physics）的EQUS研究員本杰明·布朗（Benjamin Brown）說：“如果沒有神奇的狀態(tài)蒸餾或類似的方法育谬，量子計(jì)算機(jī)就像沒有除法按鈕的電子計(jì)算器；它們的功能是有限的帮哈。
然而膛檀，Clifford和非Clifford門的結(jié)合可能會(huì)讓人望而卻步，因?yàn)樗牧肆孔佑?jì)算機(jī)的大量資源娘侍，幾乎沒有剩下的資源來處理手頭的問題咖刃。”
為了克服這一問題憾筏，Brown提出了一種新型的非Clifford門誤差修正方法僵缺，消除了塔頂重蒸餾的需要。5月22日踩叭，他在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于這一進(jìn)展的論文。
布朗解釋說：“考慮到人們理解不可能使用二維代碼（如表面代碼）來完成非Clifford門的工作翠胰，我使用了三維代碼容贝，并將其應(yīng)用到物理二維表面代碼方案中，使用時(shí)間作為三維之景〗锔唬”《凸罚“這為我們提供了前所未有的可能性满力。”
非Clifford門使用三個(gè)重疊的表面代碼副本轻纪，這些代碼在一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行局部交互油额。這是通過獲取三維曲面代碼的薄片并將其折疊到二維空間來實(shí)現(xiàn)的。這一過程在即時(shí)量具固定的幫助下一遍又一遍地重復(fù)刻帚，這是一種將二維切片堆疊到芯片上的過程潦嘶，以及處理任何出現(xiàn)的錯(cuò)誤的過程。在一段時(shí)間內(nèi)崇众，三個(gè)表面碼復(fù)制了能夠執(zhí)行非Clifford門函數(shù)的三維碼掂僵。
布朗說：“我已經(jīng)證明這在理論上，數(shù)學(xué)上都是可行的顷歌∶膛睿”?“下一步是模擬代碼，并查看其在實(shí)踐中的效果眯漩∏叟ぃ”
Microsoft Quantum的高級(jí)研究員Michael Beverland ??評(píng)論了這項(xiàng)研究：“ Brown的論文探索了一種令人興奮的，奇異的方法來執(zhí)行容錯(cuò)量子計(jì)算。它指出了在無需蒸餾的情況下潛在地在兩個(gè)空間維度上實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算的方法-許多研究人員認(rèn)為這是不可能的冯勉〕喊觯”
布朗指出，在制造能夠解決有用問題的機(jī)器之前灼狰，減少量子計(jì)算中的錯(cuò)誤是科學(xué)家面臨的最大挑戰(zhàn)之一宛瞄。“我抑制錯(cuò)誤的方法可以使許多硬件免于糾錯(cuò)交胚，并使計(jì)算機(jī)繼續(xù)從事有用的工作份汗。
黑谷量子
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