在當(dāng)今的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施中，我們用來發(fā)送和處理信息的數(shù)據(jù)位可以是0或1。能夠使用這些位糾正計算中可能出現(xiàn)的錯誤是信息處理和通信系統(tǒng)的重要組成部分。但是量子計算機使用的是量子位，它可以是0和1的混合體，稱為量子超位。這種混合對它們的能力至關(guān)重要，但它使糾錯變得更加復(fù)雜。

來自DTU Fotonik的研究人員已經(jīng)在微芯片上共同創(chuàng)造了迄今為止最大、最復(fù)雜的光子量子信息處理器。它使用單個光粒子作為量子比特，并首次演示了各種光子量子比特糾錯協(xié)議。

DTU Fotonik博士后，《自然物理學(xué)》論文的合著者Jeremy Adcock說：“我們制造了一種新的光學(xué)微芯片，該芯片處理量子信息的方式可以通過糾纏保護自身免受錯誤的影響。我們使用了一種新的設(shè)計來實現(xiàn)糾錯方案，并驗證了它們在我們的光子平臺上的有效性。”

這項研究很重要，因為糾錯是開發(fā)大規(guī)模量子計算機的關(guān)鍵，這將為大規(guī)�；瘜W(xué)模擬和更快的機器學(xué)習(xí)等開發(fā)新算法。

一個關(guān)鍵的應(yīng)用可能是藥物發(fā)現(xiàn)。今天的計算機無法模擬大分子及其相互作用，例如當(dāng)你將藥物分子引入人體時。在今天的計算機中，經(jīng)典計算的規(guī)模隨著所涉及分子的大小呈指數(shù)增長。但對于未來的量子計算機，更有效的算法是已知的，它們不會在計算成本上爆炸。

這只是未來量子技術(shù)有望解決的問題之一，因為它能夠超越傳統(tǒng)計算機的基本限制來處理信息。但要實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須縮小規(guī)模。

“如果量子技術(shù)要擴大規(guī)模以顯示其相對于經(jīng)典計算機的優(yōu)勢，那么芯片規(guī)模的設(shè)備是向前邁出的重要一步。這些系統(tǒng)將需要數(shù)以百萬計的高性能組件以盡可能快的速度運行，而這只有通過微芯片和集成電路才能實現(xiàn)，這是可能的�！庇沙�先進的半導(dǎo)體制造業(yè)，”合著者、DTU Fotonik高級研究員丁云紅（Yunhong Ding）說。

要實現(xiàn)超越當(dāng)今強大計算機的量子技術(shù)，需要進一步擴展這項技術(shù)。特別是，該芯片上的光子（光粒子）源的效率不足以構(gòu)建有用規(guī)模的量子技術(shù)。

“在DTU，我們現(xiàn)在正在努力提高這些光源的效率，目前這些光源的效率只有1%到接近統(tǒng)一。有了這樣一個光源，就有可能制造出規(guī)模大大增加的量子光子器件，并從量子技術(shù)與傳統(tǒng)計算機相比的固有物理優(yōu)勢中獲益。”處理、交流和獲取信息，DTU Fotonik的博士后杰里米·阿德科克（Jeremy Adcock）說。

“有了更高效的光子源，我們將能夠建立更多不同的資源狀態(tài)，從而實現(xiàn)更大、更復(fù)雜的計算，以及無限范圍的安全量子通信。”

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