我国科学家实现量子纠错新突破

系福大教授合作研究成果，助力量子计算应用

记者近日从福州大学获悉，在中国科学院院士俞大鹏带领下，南方科技大学深圳量子科学与工程研究院超导量子计算实验室助理研究员徐源课题组联合福州大学教授郑仕标、清华大学副教授孙麓岩等组成的研究团队，通过实时重复的量子纠错过程，延长了量子信息的存储时间，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值。

据悉，这是我国科学家在量子纠错领域的最新研究成果，相关学术文章近期在国际著名学术期刊《自然》网站上刊登。

量子计算应用广

可为生活带来大变化

为什么要进行量子纠错？要回答这个问题，要先来了解一下量子计算的应用。

随着传统计算模式的增长正在趋近瓶颈，需要找到一个新的计算模式，来解决传统计算无法解决的问题。而这个新的计算模式，就是量子计算。量子计算机可以比传统计算机更有效地处理大量复杂的数据集。

可以想象一下，你正在建造世界上最高的摩天大楼，需要做建筑设备、原材料、劳动力以及合规要求的预算，让你的投资回报率最大化。而这个优化问题难倒了传统计算机，但量子计算机非常适合解决这个问题。

目前，包括阿里巴巴、惠普、英特尔和微软在内的一系列科技公司都在积极部署量子计算。

量子计算不仅能应用于百姓日常通信，也可用于水、电、煤气等能源供给和民生网络基础设施的通信保障，还可应用于国防、金融、商业等领域。

例如，在医疗保健领域，量子计算机可以帮助加快比较不同药物对一系列疾病的相互作用和影响的过程，以确定最佳药物；可以带来真正的个性化医疗，利用基因组学的先进技术为每个病人量身定制治疗计划。在金融服务领域，金融分析师通常依赖由市场和投资组合表现的概率和假设组成的算法，量子计算机不仅可以帮助消除数据盲点，防止毫无根据的金融假设造成损失，还可以用来更好地确定有吸引力的投资组合。在网络安全领域，量子计算机可以用来破解我们今天用来保护敏感数据和电子通信安全的密码。在农业领域，量子计算机可以帮助我们更有效地制造肥料。在人工智能领域，量子计算可以帮助人工智能以类似人类的方式更有效地执行复杂的任务，比如使人形机器人能够在不可预知的情况下实时做出优化决策。

量子计算的运用

需量子纠错来“护航”

量子计算具有一些传统计算无可比拟的优越性，但要实现量子计算也存在障碍。

据介绍，实现量子计算的最大障碍是量子系统与环境耦合所导致的消相干，其引起的错误会进一步导致量子信息的丢失。如何借助量子纠错码来保护逻辑量子比特（量子比特是量子计算机中处理信息的基本单位）是实现具有实际意义的量子算法的前提。

虽然近年基于超导量子线路系统的量子信息处理领域研究发展迅猛，但由于量子计算机体系的错误率远高于传统计算机，想要构建具有实用价值的通用量子计算机，量子纠错依然不可或缺，因其可有效保护量子信息免受环境噪声干扰。

上述研究团队的研究，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值，超越了盈亏平衡点，带来正的量子纠错增益，向实用化可扩展通用量子计算和容错量子计算迈出了关键一步，并有望成为量子控制系统优化和量子纠错程序设计的实际指南。简单来说，有了这个最新的量子纠错方式，将为量子计算的发展、应用乃至我们的生活带来巨大的变化。（记者 梁凯鸿）