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悉尼大学研究人员在量子误差算法方面取得重大进展

2021-06-21 23:02:44来源:hpcwire
导读: 由于量子位本身的微妙性质,量子计算中的错误是不可避免的。振动、噪音、温度波动和宇宙射线都是量子计算机中潜在的错误来源。

量子计算机有望在未来几年成为科学和工业计算的强大工具。几十年来的理论概念终于变成了物理现实。将量子计算系统扩展到实用的稳健性和可靠性水平是该领域许多研究小组的重点。悉尼大学的研究人员正在使用 NCI 和 Gadi 超级计算机来寻找更有效、更强大的方法来控制量子计算机的构建模块。

悉尼大学研究人员在量子误差算法方面取得重大进展

为量子计算机提供动力的量子位的排列有助于确定其性能和响应错误的能力。由于量子位本身的微妙性质,量子计算中的错误是不可避免的。振动、噪音、温度波动和宇宙射线都是量子计算机中潜在的错误来源。量子位的更好排列或表面代码使计算机能够更有效地检测和纠正在计算过程中突然出现的那些错误。

该研究小组此前曾将错误纠正阈值提高到一个新的水平。阈值越高,出现的错误越多,系统可以解决。现在,他们已将阈值提高到以前仅在理论上预测的水平。对量子位排列的表面上简单的改变产生了出乎意料的大结果。

悉尼大学研究人员在量子误差算法方面取得重大进展

左侧新表面代码和右侧旧表面代码的阈值错误率估计。与以前的代码相比,新代码显着提高了 X 和 Z 错误的阈值错误率。

针对量子位排列的所有不同可能排列,在 Gadi 上运行了大约 8700 万次独立模拟,研究人员现在使阈值水平与物理量子计算系统的实际错误率保持一致。研究员 David Tuckett 博士说:“这一步使我们离实现实用的量子计算更近了一步。能够在 NCI 上快速运行这些模拟对于理解我们的量子比特安排的有效性至关重要。如果没有 NCI 的支持和对高性能计算的访问,我们就无法学到这么多东西。”

这个新的表面代码的开发是由荣誉学生 Pablo Bonilla 领导的。通过查看团队先前版本的表面代码的作业,他通过调整一些长期未触及的变量来进一步推进这个想法。鉴于 20 多年来,表面代码一直是量子计算研究的重点,结果更加出人意料。该团队所做的改进引起了科技巨头亚马逊和世界各地研究人员的兴趣。

量子计算研究人员正逐步让我们更接近功能性和有用的量子计算技术。通过创新研究、新想法和强大的测试环境(如 NCI 的 Gadi 超级计算机),研究人员可以提高知识水平并帮助实现未来技术。

这项研究得到了 ARC 工程量子系统卓越中心 (EQUS) 的支持。

您可以在Nature Communications 上阅读整篇研究论文。

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量子位量子
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