日本東京大學、德國約翰內(nèi)斯·古騰堡大學和捷克帕拉茨基大學研究人員組成的團隊，最近展示了一種構(gòu)建光子量子計算機的新方法。該團隊沒有使用單個光子，而是采用了激光產(chǎn)生的光脈沖，該脈沖可由多個光子組成。該研究發(fā)表在新一期《科學》雜志上。

量子比特非常容易受到外部影響，這意味著它們存儲的信息很容易丟失。為了保證量子計算機提供可靠的結(jié)果，有必要產(chǎn)生一個真正的糾纏，將幾個物理量子比特連接在一起，形成一個邏輯量子比特。如果其中一個物理量子比特發(fā)生故障，其他量子比特將保留信息。然而，阻礙功能量子計算機發(fā)展的主要困難之一是需要大量的物理量子比特。

單光子通常用作物理量子比特。從某種意義上說，這些光子是微小的光粒子，本質(zhì)上比固態(tài)量子比特運行得更快，但同時也更容易丟失。為了避免量子比特丟失和其他錯誤，有必要將幾個單光子光脈沖耦合在一起以構(gòu)建邏輯量子比特。

研究團隊此次將激光脈沖轉(zhuǎn)換為量子光學狀態(tài)，從而提供了糾正錯誤的固有能力。雖然該系統(tǒng)僅由激光脈沖組成，但原則上它可立即消除錯誤。因此，無需通過大量光脈沖將單個光子生成為量子比特，然后讓它們作為邏輯量子比特相互作用這一過程。

研究人員表示，他們只需要一個光脈沖就可獲得一個強大的邏輯量子比特。換句話說，在這個系統(tǒng)中，物理量子比特已經(jīng)等同于邏輯量子比特。這是一個非凡而獨特的概念。

雖然東京大學實驗產(chǎn)生的邏輯量子比特的質(zhì)量還不足以提供必要的容錯水平。但新研究清楚地表明，使用最具創(chuàng)新性的量子光學方法將不可普遍校正的量子比特轉(zhuǎn)換為可校正的量子比特是可能的。

相關(guān)鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk7560