耶鲁研究人员在保留一点量子信息方面跨越了“收支平衡点” 2017-03-04 03:08:30

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新耶鲁设备中量子态的图形表示

研究人员表示,成功的关键在于成功检测和排序错误

耶鲁大学的研究人员利用一种新颖的系统对量子位中的错误进行编码,发现错误,解码和纠正错误,开发出一种延长量子信息寿命的设备

耶鲁的研究人员第一次跨越了“收支平衡”点,保留了一些量子信息的时间长于其组成部分的寿命

他们创建了一个新的系统来编码,发现错误,解码和纠正量子比特中的错误,也称为“量子比特”

这种强大的量子纠错方法(QEC)的开发是最大的系统之一

量子计算中存在的障碍

研究结果发表在“自然”杂志上

“这是实际检测和纠正自然发生的错误的第一次错误纠正,”耶鲁大学应用物理与物理学教授,耶鲁量子研究所所长兼该研究的首席研究员Robert Schoelkopf说

“这只是将QEC用于实际计算的开始

现在我们需要将QEC与实际计算结合起来

“由于量子态的性质,量子数据位的纠错非常困难

与零或一的“经典”状态不同,量子态可以是零,一或零和一的叠加

此外,量子态是如此脆弱,观察它的行为将导致量子比特恢复到经典状态

共同主要作者,耶鲁大学研究生安德烈·佩特伦科补充说:“在我们的实验中,我们证明我们可以保护实际的叠加,而QEC不会知道量子比特是零还是一个,但仍可以补偿对于错误

“团队通过找到一种不那么复杂的编码和纠正信息的方式来完成它

耶鲁大学的研究人员设计了一个微波腔,在这个微波腔中他们创建了一个存储量子位的量子态的偶数光子

研究人员只是确定是否有奇数或偶数光子,而不是通过测量它们来干扰光子 - 甚至计算它们

该过程依赖于一种对称性,通过团队先前开发的技术

“如果光子丢失,现在将出现一个奇数,”耶鲁大学博士后助理Nissim Ofek说

“我们可以测量奇偶校验,从而检测错误事件,而不会干扰或了解编码量子位的实际值

”耶鲁开发的腔能够延长量子比特的寿命,比典型的超导量子比特长三倍以上今天

它建立在电路QED架构十多年的发展之上

Schoelkopf及其频繁的耶鲁合作者Michel Devoret和Steve Girvin近年来已经取得了一系列量子超导突破,旨在创造作为集成电路量子版本的电子设备

耶鲁大学的F.W. Beinecke物理学教授Devoret和耶鲁的Eugene Higgins物理与应用物理学教授Girvin是Nature论文的共同作者

耶鲁大学应用物理与物理系的其他合着者包括助理教授梁江;高级研究科学家Luigi Frunzio;博士后研究员Zaki Leghtas;博士后合伙人Reinier Heeres;研究生Philip Reinhold,Brian Vlastakis和Yehan Liu;和耶鲁的合作研究员Mazyar Mirrahimi和法国的INRIA de Paris合作

出版物:Nissim Ofek等人,“延长超导电路中纠错量子位的寿命”,Nature(2016); doi:10.1038 / nature18949来源:Jim Shelton,耶鲁大学