曉查發自凹非寺
量子位|公眾號
明天的刊物有些特殊，一共有3篇論文同時登上封面，實屬罕見。
來自美國、荷蘭、日本的3個不同團隊，同時實現了硅量子估算的一個重要里程碑——
保真度超過99%。
這意味著，近乎無錯誤的硅量子估算是可以實現的。硅量子計算機與微軟IBM的超導量子估算技術一樣，是實現小型量子計算機的有力候選者。
“當錯誤這么罕見時，就有可能測量到它們，并在它們發生時進行糾正。這表明有可能建造具有足夠規模和足夠能力的量子計算機，來進行有意義的估算。”
3篇論文之一的通信作者新南威爾士學院（UNSW）的院長說。
△教授
但是UNSW團隊多年前已取得了另一項超過微軟的成就：在硅量子系統上將信息保存了35秒。
這一時長是微軟和IBM量子計算機的100萬倍，而后三者的超導量子計算機僅能將信息保存100毫秒。
這3項研究在開發半導體量子計算機的路上邁出了非常重要的一步。她們證明了魯棒的、可靠的量子計算機正在成為現實。
她們是怎樣做到的
以USNW團隊的研究為例，為了保證量子系統的保真度，她們須要解決一個矛盾的問題：
那就是既要讓量子比特盡可能“與世隔絕”，以長時間正確保存信息，還要使量子比特與外界互相作用，來執行對量子估算的操控。
原子核載流子才能相爭當地與外界環境隔離，之前量子信息保存35秒就是在核載流子系統中實現的。
怎么讓核載流子與外界互相作用，研究團隊在兩個磷原子核之間引入了一個電子。當兩個核關聯到一個電午時，就可以通過共有的電子進行交互。
△紅色點表示磷原子核，兩側閃耀的橢圓代表電子
論文作者之一Asaad博士說：
倘若您將核載流子與電子糾纏在一起，這么電子可以聯通到另一個地方，并與更遠地方的其他量子比特核糾纏在一起，進而開辟才能大量進行魯棒和實用量子估算的公路。
而在硅材料中參雜磷原子是半導體行業的基本操作（用于制造n型半導體），所以這項技術能與現今的計算機技術兼容。
最后，她們使用門集斷層掃描（GST）技術精確地描述了量子操作，得出1量子比特的平均門保真度為99.95%，2量子比特平均門保真度為99.37%，2量子比特制備/檢測保真度高達98.95%。
這三個指標表明，硅原子核載流子正在接近容錯量子處理器所需的性能要求。
現今所有精典計算機都有某種方式的偏差校準和數據冗余，但量子化學定理對量子計算機中的校準方法構成了嚴重限制。
論文通信作者說：
一般須要高于1%的錯誤率，能夠應用量子糾錯合同。如今早已實現這一目標，我們可以開始設計硅量子處理器，這種處理器可以可靠地擴充和運行，來進行有用的估算。
團隊合作帶來3篇論文
明天封面的3篇論文分別實現了以下成果：
1、澳大利亞新南威爾士學院團隊通過離子注入硅，在電子和兩個磷原子組成的三量子比特系統上實現了1量子比特99.95%和2量子比特99.37%的保真度。
2、荷蘭代爾夫特理工學院團隊使用硅/硅鍺合金量子點的電子載流子，實現了1量子比特99.87%和2量子比特99.65%的保真度。
3、日本RIKEN團隊同樣在使用硅/硅鍺合金量子點的雙電子系統量子通訊協議，實現了1量子比特99.84%和2量子比特99.51%的保真度。
其實各團隊分別獨立發表了實驗結果量子通訊協議，并且離不開她們之間廣泛的學術交流，包括實驗技術、材料、人員的互相流通。
△UNSW團隊，從左至右分別為Asaad博士、教授和博士
據悉還有：
參考鏈接：
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—完—
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