量子计算的正确挤压

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北海道大学和京都大学的科学家们开发了一种量子计算的理论方法,它比目前的理论模型更能容忍错误的100亿倍。他们的方法使我们更接近于开发利用亚原子粒子多样性的量子计算机来传输、处理和存储极大量的复杂信息。

量子计算有可能解决涉及大量信息的问题,如模拟复杂的化学过程,远比现代计算机好得多,速度快。

计算机目前通过将数据编码成“比特”来存储数据。一个比特可以存在于两个状态之一:0和1。科学家们一直在研究使用亚原子粒子的方法,称为“量子比特”,它可以存在于两个不同的状态,用于储存和处理大量的信息。量子比特是量子计算机的组成部分。

一种这样的方法涉及利用光的光子的固有特性,例如通过将电磁场的模式数字化来将信息编码为量子比特到光束中。但是,在量子计算过程中,编码信息会从光波中丢失,从而导致误差的积累。为了减少信息损失,科学家们一直在尝试“挤压”光。压缩是从电磁场中去除微小的量子水平波动,称为噪声的过程。噪声将一定程度的不确定性引入电磁场的振幅和相位。因此,压缩是量子计算机光学实现的有效工具,但目前的使用是不充分的。

在《物理评论X》杂志上发表的一篇论文中,北海道大学的一位应用物理学家Akihisa Tomita和他的同事提出了一种新的方法来在使用这种方法时显著减少错误。他们开发了一个理论模型,它利用了量子比特的特性和它们存在的电磁场的模式。该方法涉及在量子比特聚集在一起时通过消除易出错的量子比特来压缩光。

该模型比目前的实验方法容忍误差的一百亿倍,这意味着它每10000次计算可容忍一个错误。

北海道大学的Akihisa Tomita说:“这种方法是可以利用目前可用的技术实现的,并且可以进一步促进量子计算研究的发展。”

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