量子初创企业开发"电梯编码"，实现错误率降低万倍

借助该方法，添加单个逻辑辅助比特成本低廉，却能显著提升逻辑性能。

法国量子初创公司Alice and Bob今日宣布推出一项降低量子计算错误率的新方法。该公司在新闻稿中表示，这种方案通过在计算过程中上下移动逻辑量子比特，形成了有助于将逻辑错误率降低至万分之一水平的"电梯编码"。

量子计算有望完成传统超计算机需耗时数十年才能完成的运算，各国正积极推动该技术快速发展。然而，计算速度的提升也导致系统出错概率增加。由于这些计算无法通过其他系统验证，科学家们致力于在量子计算机内部开发纠错能力。

然而，不同量子计算系统采用不同的物理机制在量子比特中存储信息，因此每个系统都需要确定自身的量子纠错方案。法国量子初创公司Alice and Bob开创性地提出了像电梯般上下移动逻辑量子比特的新方法。

纠错专用电梯编码

Alice and Bob的量子计算方法灵感源于著名的"薛定谔的猫"实验。他们的信息存储单元不仅被称为量子比特，更被命名为"猫量子比特"。这并非单纯的营销策略——正如实验中猫可能同时处于生死叠加态，猫量子比特能在正负两相中存储信息。

相较于传统量子比特仅能单相存储信息的设计，猫量子比特能有效防范比特翻转错误（即存储值意外反相的情况）。Alice and Bob称这种因其设计而先天具备的特性为"被动防护"。但团队更进一步，通过电梯编码为其增添了"主动防护"机制。

实现原理

根据该公司向媒体提供的新闻稿，电梯编码的核心在于编码级联技术。团队在重复编码基础上叠加新编码，从而获得比特翻转防护能力。计算过程中，逻辑量子比特如同电梯般上下移动，在逻辑层面运行比特翻转防护。

该公司理论物理学家迭戈·鲁伊斯在新闻稿中表示："如此低的错误率将使我们能比预期更早攻克复杂分子模拟等难题。这项研究基于经典计算机可模拟的范围，有理由推断若在量子硬件上使用更大规模、更高速率的编码，或将实现更优异的性能。"

要构建容错量子计算机，纠错技术不可或缺。但构建逻辑量子比特需要增加物理量子比特数量，这会推高成本并影响量子计算的经济可行性。Alice and Bob的方案使添加单个逻辑辅助比特成为低成本操作，却能显著提升逻辑性能——同一逻辑辅助比特可在每次检测后重置复用，且该编码能在相同物理空间容纳更多逻辑量子比特。

相比该公司先前的量子纠错方案，电梯编码仅需三倍数量的量子比特，就能帮助团队实现逻辑错误率降低万倍的突破。

这项研究成果已发表在预印本服务器arXiv上。

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