By 肯纳休斯 - 卡斯尔伯里 24 年 2022 月 XNUMX 日发布
由于它们的脆弱性和对噪音的敏感性， 量子计算机 在它们能够被更广泛地使用之前还有很长的路要走。 开发这项技术的主要挑战之一与其架构有关。 正如许多工程师已经发现的那样， 量子比特 在量子计算机中，它同时充当存储单元和计算单元。 这限制了该技术的功能，因为量子存储器无法复制，因此无法存储在经典计算机中。 由于这一限制，许多量子开发人员认为量子计算机中的量子位必须更好地相互交互才能共享内存信息。 新的研究 从University of 因斯布鲁克 提出了一种新的量子计算机架构。 这种架构以研究人员 Wolfgang Lechner、Phillip Hauke 和 Peter Zoller 的名字命名为 LHZ 架构，专为优化而设计，但也可以执行奇偶校验操作和纠错。 该架构允许这些过程发生，因为物理量子位被编码为位之间的协调而不是实际的量子位本身。
“LHZ 架构是一种量子架构，它使我们能够以一种在解决这些问题时不需要困难的远程交互的方式为量子计算机编码优化问题，”博士解释说。 研究员 迈克尔·费尔纳 Lechner 的研究小组。 “这与传统方法不同，传统方法通常需要大量的门资源开销来进行这些交互。 为了减少这种开销，已实现的体系结构大大减少了配对。 这允许 LHZ 架构执行奇偶校验过程。 Fellner 补充说：“LHZ 架构中的量子位代表两个或多个可行之间的差异（“奇偶校验”），而不是直接在量子位（量子位）中编码每个位变量，这简化了某些量子算法的实现，”Fellner 补充道。 通过使用这种奇偶校验对量子位进行编码，量子计算所需的量子位数量减少，从而提供了一种更简单的可扩展性和实现方法，甚至提出了一种使这些机器更具移动性的可能方法。
追求平价
的想法 平价 在量子计算机上实际上并不新鲜。 正如 Fellner 解释的那样：“现有的量子计算机已经在小规模上很好地实现了这样的操作。 然而，随着量子比特数量的增加，实现这些门操作变得越来越复杂。” 在设计 LHZ 架构时，因斯布鲁克的研究人员计划通过以不同于典型量子计算机的方式对他们的量子位进行编程来解决这个可能的问题。 “通过利用 Parity Architecture 中的量子位对多个‘标准’量子位的相对方进行编码这一事实，它可以以更简单的方式实现一些量子操作，”Fellner 补充道。 “在我们最近的工作中，我们已经证明可以构建一组通用的门，即允许一个人实现任何算法。” 这种类型的通用量子计算机对量子计算行业具有重大意义，并可能有助于加速其发展。 “最重要的是，”Fellner 说，“人们可以利用量子位数量的开销来检测和纠正计算过程中可能出现的量子错误。”
使用 LHZ 架构减轻纠错
由于它们对噪声的敏感性，量子计算机可能变得相当容易出错。 正在测试几种不同的方法作为减轻纠错的方法，因斯布鲁克的研究人员认为 LHZ 架构可以帮助完成这个过程。 “量子错误可以分为两种类型，即所谓的位翻转错误和相位翻转错误，”Fellner 说。 LHZ 架构旨在纠正这两者。 所使用的硬件可以防止一种类型的错误（位翻转或相位错误），”因斯布鲁克研究人员 Annette Messinger 和 Killian Ender 补充道。 “另一种类型的错误可以通过软件检测和纠正。” 有了强大的纠错和可扩展性方法，看到 LHZ 架构开始实施也就不足为奇了。
这家由 Lechner 和 Magdalena Hauser 共同创立的衍生公司已被称为 奇偶校验，正在与因斯布鲁克和其他地方的研究人员合作，尝试使用这种新架构。
Kenna Hughes-Castleberry 是 Inside Quantum Technology 的特约撰稿人和 JILA（科罗拉多大学博尔德分校与 NIST 的合作机构）的科学传播者。 她的写作节奏包括深度技术、元宇宙和量子技术。