使用逻辑量子比特制造可以纠正其错误的量子计算机
表面代码准备和解码数据。a、表面码稳定器为两个独立的d=7码后状态准备。图片来源：自然（2023 年）。DOI：
10.1038/s41586-023-06927-3
哈佛大学的物理学家、计算机科学家和信息机器专家团队与QuEra Computing Inc.、马里兰大学和麻省理工学院的同事合作，创造了一台具有有史以来最大逻辑量子比特数的量子计算机。在他们发表在《自然》杂志上的论文中，该小组描述了他们如何构建计算机以及它在测试时的性能如何。
最近，量子计算领域的几家知名人士已经建造了超过 1,000 肘的量子计算机，使此类计算机的计算能力比以往任何时候都高。不幸的是，它们都遭受了所需的大量纠错，这是使此类计算机无法成为主流的问题。
这种系统的制造商正在研究一种减少问题的方法，但到目前为止，还没有找到真正的解决方案。其他参与者已经进入量子计算机研究领域，使用基于逻辑量子比特而不是基于硬件的量子比特的不同方法。
逻辑量子比特是通过量子纠缠连接的量子比特分组。基于逻辑量子比特的机器不依赖于冗余的信息副本作为纠错协议，而是依赖于纠缠的内置冗余。在这项新研究中，研究团队构建了一台具有48个逻辑量子比特的量子计算机，这是迄今为止所有团队中最多的。
新计算机是通过在真空室中分离数千个铷原子而构建的。然后，研究小组使用激光和磁铁将原子冷却到接近绝对零度。他们使用其他激光器从280个原子中创建量子比特，然后将它们纠缠在一起，能够一次创建48个逻辑量子比特。逻辑量子比特使用光镊进行交互，避免了对电线的需求。
对这台机器的初步测试表明，在执行计算时，他们的量子计算机比其他基于物理量子比特的大型机器的错误更少。研究人员认为，他们的机器代表了朝着创建通用量子计算机的最终目标迈出的又一步，该计算机可以执行使用当前计算机技术尚不可行的计算和组合学。
更多信息：Dolev Bluvstein 等人，基于可重构原子阵列的逻辑量子处理器，《自然》（2023 年）。DOI： 10.1038/s41586-023-06927-3
期刊信息： Nature