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  据美国物理学家组织网8月31日报道,美国国家标准与技术研究院(NIST)的物理学家使用单个铍离子量子位(qubit)进行简单的量子逻辑操作,通过改进试验方法,获得了有史以来单量子位处理量子信息的最低出错率,首次满足了科学家建立实用量子计算机的理论要求。

  量子计算机有望解决对现有技术(包括超级计算机)来说非常困难的某些问题。对于简单的量子逻辑操作来说,NIST科学家使用单个铍离子量子位进行的实验是一个里程碑,然而,一台实用的量子计算机也要求双量子位逻辑操作具有相当低的出错率。

  “科学家们普遍认为,在量子计算机中,每1万次逻辑操作中出现一个错误这样的出错率比较低,足以借用量子计算机中使用的纠错协议进行纠正。”该研究的领导者、NIST的博士后坚顿·布朗表示:“一般而言,如果出错率超过上述数字,进行纠错时可能会出现更多错误。最新实验获得的出错率为每5万个逻辑操作中出现一个错误,这表明,我们能有效地控制单量子位的操作。”

  NIST的科学家使用计算机软件随机挑选出了1000条不同的逻辑操作序列,并对其进行了试验。10个不同长度的逻辑操作序列从1个到987个操作不等,每个序列重复100次,测试结果可与完美的理论结果相媲美。

  科学家们对实验进行了两个方面的改进获得了上述结果。首先,他们使用微波而不是常用的激光束操作离子。他们将一个微波天线整合进离子陷阱中,离子盘旋于陷阱表面上方40微米处。使用微波减少了由于激光束的指向和能量不稳定以及自发产生的离子发射所导致的错误。其次,科学家们将离子陷阱置于一个铜真空室内并使用氦浴将其冷却到4.2K(约为零下269摄氏度),以减少实验室中磁场波动所引起的错误。

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channelId 1 1 美改进方法获得单量子点处理信息最低出错率 1 美国国家标准与技术研究院的物理学家使用单个铍离子量子位进行简单的量子逻辑操作,通过改进试验方法,获得了有史以来单量子位处理量子信息的最低出错率