在《科学进展》杂志上发表的研究中,日本理化学研究所量子计算中心的 Hayato Goto 提出了一种新的量子纠错方法,使用他所谓的“多超立方体编码”。
这种方法具有优雅的几何形状,有助于实现极其有效的错误校正,并有助于高度并行的方法,从而实现容错量子计算,这是量子计算机发展的下一个阶段。
后藤表示:“得益于最近的实验进展,我们现在非常有希望制造出容错量子计算机,这意味着量子计算机可以纠正错误,并在某些任务上超越传统计算机的能力。然而,要实现这一点,开发有效的量子纠错技术非常重要。”
在过去的几十年里,科学家提出了许多不同的纠错方法。传统的量子纠错方法通常是将单个逻辑量子比特(相当于传统计算机上的比特)编码到许多纠缠的物理量子比特上,然后使用解码器从物理量子比特中检索逻辑量子比特。
然而,这种方法的可扩展性是一个问题,因为所需的物理量子比特数量会大幅增加,这会导致巨大的资源开销。为了解决这个问题,人们考虑使用高速率量子码,例如量子低密度奇偶校验码。
采用这种方法,实现计算的逻辑门必须相当连续地设置,而不是完全并行,这使得它们在时间上效率较低。
为了解决这个问题,后藤提出了一种他称之为“多超立方体代码”的方法。具体来说,这是一种名称复杂的方法——高速率级联量子代码——其创新之处在于,逻辑量子位可以在数学上可视化为形成所谓的“超立方体”——一种形状,包括正方形和立方体以及诸如四维空间之类的高阶形状。