Honeywell量子团队成功实现单一即时检测和量子纠错

Honeywell 量子解决方案（Honeywell Quantum Solutions）团队表示成功实现了即时进行量子纠错（Quantum Error Correction），这是朝离子阱（Ion Trap）技术实现大规模量子计算迈出的重要一步。

该团队提到，量子纠错（QEC）对于在量子计算机上即时检测和纠正错误是必要的。目前，大多数的量子纠错方法是在程序运行结束后修正错误或“噪音”，这种技术被称为后处理（post-processing）。

由于量子计算机设备极其敏感，环境中的微小变化都会影响到计算而产生错误。Honeywell 量子解决方案总裁 Tony Uttley 表示，能够即时纠正这些错误是一大进步。

Tony Uttley 表示，量子技术仍处于早期阶段，必须对抗计算过程中积累的错误，而 Honeywell 团队在量子计算机即时纠错不再只是理论，将为实现精确的量子计算能力铺路。

Honeywell 的研究成果发表在本月（2021.7）论文预印网站 arXiv上。论文中，研究人员描述了他们如何创建一个单一的逻辑量子位（一系列纠缠的物理量子位）并应用多轮的量子纠错。这个逻辑量子位受到保护，不受量子计算机中发生的两种主要错误 – 位元翻转（Bit-Flip）和相位翻转（Phase-Flip）- 影响。

这种“保护”量子信息、防止量子计算机被不完善和噪音破坏的能力，在 Honeywell 的量子计算机System Model H1 上得到了证明。

谷歌（Google）、IBM、苏黎世联邦理工学院（ETH）等企业和机构的团队都有发表量子纠错相关研究。但根据 Honeywell的说法，他们已经研究了能纠正单一类型错误（位或相位，但不能同时纠正两者）的代码。 而其他团队研究了量子错误检测代码，可以检测两种类型的错误，但不能纠正错误。

开发逻辑量子位（Logical Qubits）的重要性

量子位脆弱且易变的。它们会接收来自环境的干扰或“噪音”。这种噪音会导致错误积累，并破坏存储在物理量子位中的信息，科学家将此称为“退相干”（decoherence）。 试图直接检测和纠正物理量子位上错误也会破坏其量子性。而经典运算中常见的复制数据，因为涉及到对信息进行多个精确的复制，但在量子中是行不通的。

为了克服这些问题，一些科学家，包括 Peter Shor、Robert Calderbank 和 Andrew Steane，在研究了量子位经历退相干的速度之后，至少在理论上找到了解决方法。他们证明，通过将信息储存在纠缠的量子位的集合中，有可能在不破坏量子信息的情况下检测和纠正错误，并将纠缠的量子位的组合称为逻辑量子位。科学家们已经花了多年时间来开发可应用于逻辑量子位的程序和方法，以确保量子信息不出错。

Honeywell 量子解决方案和剑桥量子公司合并

Honeywell 表示未来还有更多的工作要做。因为创建逻辑量子位和应用量子纠错也会增加系统的噪音，研究人员现在正在努力跨越逻辑错误率小于物理错误率的平衡点。之后，研究人员将致力于制造多个逻辑量子位，这通常需要更好的保真度、更多的物理量子位以及量子位之间更好的连接，难度更高。但 Honeywell团队的最终目标是创造一个新时代的容错量子计算机，即使遇到一些操作失败也能继续运作。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

最近，Honeywell 量子解决方案和剑桥量子公司（Cambridge Quantum）宣布成立合资公司，合并两家公司的量子业务后，有机会成为全球最大的量子公司。