量子計算新進展：薛丁格糾錯貓

2020-09-10 行運設計師

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內容詳情

耶魯大學的科學家宣稱，將薛丁格貓的概念引入量子計算機，將可以解決量子計算機複雜糾錯問題。

傳統計算機信息單位是比特，只有0或1兩個狀態。在計算過程中，唯一出錯的可能性是出現所謂的「數位翻轉」，即0不慎變成1，或是相反的情況。傳統計算機通過使用三個冗餘的物理數位實現糾錯，即用三個數位存一個信息，保證其中一個是正確的，也稱為「有效比特」。

量子計算機的基本單位是量子比特，具有0、1以及量子疊加態。研究者稱，這意味著量子計算機除了可能發生數位翻轉錯誤，還可能發生「相位翻轉」錯誤，即量子疊加態出現錯誤。

目前為止，研究人員都在用大量的物理冗餘量子比特才能保證一個「有效的量子比特」。

耶魯大學的研究人員想到了薛丁格的貓。這是一個用於描述量子疊加狀態的著名思想實驗。把一隻貓、一個裝有氰化氫氣體的玻璃燒瓶和放射性物質放進封閉的盒子裡。當盒子內的監控器偵測到衰變粒子時，就會打破燒瓶，殺死這隻貓。根據量子力學的哥本哈根詮釋，在盒子打開之前，貓處於一種又活又死的疊加態。

量子理論認為，打開盒子的事件，造成貓瞬間切換至隨機的活或者死的量子態。

這份研究的主要作者之一耶魯大學物理學教授德沃雷特（Michel Devoret）說：「我們有了一個新的主意。為什不用一個巧妙的方式把信息編碼在單個物理系統內，直接抑制一種類型的錯誤？」

這份研究稱，只需利用一個「量子貓比特」，就可以完全阻止相位翻轉錯誤。無需多個物理量子比特，只需一個電子迴路，就可以編碼「有效的量子比特」。

研究稱「這種情形下，一個超導微波諧振器的震蕩，就能對應量子貓比特的兩個狀態」。

研究人員還表示，他們可以按需改變量子貓比特的疊加態，此外，還開發了一種新的讀取量子比特信息的方法。

德沃雷特說：「這給我們開發的系統增添了一個靈活的新元素，希望將來對量子計算機的多個層面都有應用意義。」


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  • ...被誤解的寵物|薛丁格的貓|量子力學|薛丁格|尼爾斯·玻爾|薛定
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