日本团队开发出 “光量子计算机” 运算纠错技术

日本团队开发出“光量子计算机”运算纠错技术日本东京大学等的研究团队日前在美国《科学》杂志上发表成果称，开发出能自行纠正“光量子计算机”运算错误的方法。“光量子计算机”是使用光的下一代计算机，这正是这种计算机所面临的最后课题。研究量子信息科学的东大教授古泽明表示：“原理层面的开发已完成。今后将迎来新的时代。”据悉，他们将在9月成立风险企业以推动成果转化。团队此次开发出了高性能的光检测仪，成功创造出一种名为“GKP量子比特”的特殊光状态，它能在运算的同时纠错。包含大量光子的单个光信号工作原理与排列大量量子比特的状态相同，因此有望在计算机体积不增大的情况下提高运算能力。

日本团队开发出“光量子计算机”运算纠错技术

日本团队开发出“光量子计算机”运算纠错技术日本东京大学等的研究团队日前在美国《科学》杂志上发表成果称，开发出能自行纠正“光量子计算机”运算错误的方法。“光量子计算机”是使用光的下一代计算机，这正是这种计算机所面临的最后课题。研究量子信息科学的东大教授古泽明表示：“原理层面的开发已完成。今后将迎来新的时代。”据悉，他们将在9月成立风险企业以推动成果转化。量子计算机使用信息的基本单位“量子比特”，即使是复杂的运算也能高速执行，但过程中容易出现运算错误。使用超导体或离子的计算机已开发出纠错功能，但需要大量量子比特和复杂的布线。此外还存在计算机体积变大和耗电量大的问题。团队此次开发出了高性能的光检测仪，成功创造出一种名为“GKP量子比特”的特殊光状态，它能在运算的同时纠错。包含大量光子的单个光信号工作原理与排列大量量子比特的状态相同，因此有望在计算机体积不增大的情况下提高运算能力。

微软和 Quantinuum 详细介绍了量子纠错方面的突破性进展

微软和Quantinuum详细介绍了量子纠错方面的突破性进展微软和Quantinuum今天宣布在量子纠错方面取得重大突破。利用Quantinuum的离子阱硬件和微软的新量子比特虚拟化系统，该团队能够无差错地运行14,000多次实验。这个新系统还允许团队检查逻辑量子比特并纠正遇到的任何错误，而不会破坏逻辑量子比特，可靠性比单纯的物理量子比特提升了800倍。Microsoft和Quantinuum表示，他们仅用30个物理量子比特就创建了四个高度可靠的逻辑量子比特。量子研究人员通常参考大约100个可靠量子比特作为击败传统超级计算机所需的数量，微软并未透露何时可以达到这一里程碑。——，

德中科学家合作在半导体纳米结构中实现新型量子比特

德中科学家合作在半导体纳米结构中实现新型量子比特研究小组成功地在半导体纳米结构中产生了量子位。研究人员利用一种特殊的能量转换，在量子点（半导体的一个微小区域）中产生了一种叠加态，其中一个电子空穴同时拥有两个不同的能级。这种叠加态是量子计算的基础。以前，要诱导这种状态，必须使用能够发射太赫兹范围光线的大型自由电子激光器。遗憾的是，这种波长太长，无法将光束准确聚焦到量子点上。不过，该团队利用两个经过仔细校准的短波长激光脉冲实现了激发。以杭州浙江大学的刘锋为首的研究小组与波鸿鲁尔大学的阿尔内-路德维希博士领导的研究小组以及其他来自中国和英国的研究人员一起，在2023年7月24日在线出版的《自然-纳米技术》杂志上报告了他们的研究成果。研究人员成功地在一种半导体纳米结构中创建了一种量子叠加态，它可能成为量子计算的基础。诀窍在于：两个光学激光脉冲可作为一个太赫兹激光脉冲。(波鸿研究团队：Hans-GeorgBabin（左）和ArneLudwig）。资料来源：RUB，Marquard为了实现这种叠加态，研究人员利用了辐射奥格转变。在这一过程中，一个电子与一个空穴重新结合，部分能量以光子形式释放，部分能量转移到另一个电子上。电子空穴--换句话说，缺失的电子--也会发生同样的过程。2021年，一个研究小组首次成功地专门激发了半导体中的辐射奥杰转变。在当前的项目中，研究人员证明了辐射奥杰过程可以被相干驱动：他们使用了两束不同的激光，其强度相互之间有特定的比例。通过第一束激光，他们激发了量子点中的电子-空穴对，产生了由两个空穴和一个电子组成的准粒子。利用第二束激光，他们触发了辐射奥杰过程，将一个空穴提升到一系列更高的能量状态。研究人员利用微调激光脉冲在空穴基态和高能态之间产生叠加。这样，空穴就同时存在于这两种状态中。这种叠加是量子比特的基础，与传统比特不同，量子比特不仅存在于"0"和"1"两种状态，而且还存在于这两种状态的叠加中。汉斯-格奥尔格-巴宾（Hans-GeorgBabin）在波鸿鲁尔大学由安德烈亚斯-维克（AndreasWieck）教授领导的应用固体物理教席的阿尔内-路德维希（ArneLudwig）博士的指导下，制作了用于实验的高纯度半导体样品。在此过程中，研究人员提高了量子点的集合均匀性，并确保了所生产结构的高纯度。这些措施为与严俊勇和刘峰合作的中国合作伙伴进行实验提供了便利。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374897.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374897.htm

量子显微镜利用"诡异"的物理学将图像分辨率提高一倍

量子显微镜利用"诡异"的物理学将图像分辨率提高一倍但是有一个问题。波长越短，能量越高，所以当达到这些尺度时，用于对样品进行成像的光子正在破坏甚至摧毁它们。但是，由于量子物理学的诡异特性，加州理工学院团队的量子显微镜解决了这个问题。纠缠是一种奇怪的现象，在这种现象中，两个或更多的粒子可以彼此纠缠在一起，以至于没有另一个粒子就无法描述。在这种情况下，科学家们将两个光子纠缠成一个单元，称为双光子，它的行为就像一个能量较低、波长为一半的单光子。"细胞不喜欢紫外线，"这项研究的首席研究员LihongWang说。"但如果我们能用400纳米的光给细胞成像，并达到200纳米光的效果，也就是紫外线，细胞就不会有什么意见，而且我们得到了紫外线的分辨率。"加州理工学院的量子显微镜示意图要做到这一点需要完成精心的光学设定。首先，激光穿过一种特殊的晶体，将一些光子转化为双光子。然后，这些纠缠在一起的光子对被分割开来，并被送入两条平行的路径--一个光子通过被成像的样品，而另一个则避开它。之后，这些光子被送到一个检测器，在那里可以分析数据并建立一个图像。该团队的实验表明，该技术可以在不破坏细胞的情况下对其进行成像，并且可以通过显微镜下的"眼睛测试"，即显示微米级的不同宽度的线条，以检查仪器对它们的区分程度。果然，量子显微镜技术表现出的分辨率是使用普通光子进行的"经典"测试的两倍。这比其他量子显微镜实验要好得多，这些实验只设法将分辨率提高了约35%。使用普通光子的"经典"（左）成像和使用纠缠双光子的"量子"（右）成像中的图像质量比较。研究小组说，一个缺点是，双光子的产生非常少--晶体在一百万个光子中会吐出大约一个双光子。值得庆幸的是，像这样的激光器在每个脉冲中产生的光子数量是惊人的。当然，仍有改进的余地。研究人员说，未来的工作可以将更多的光子纠缠在一起，每一个光子都会减少波长并提高分辨率。然而，那里的问题是，这也降低了每次纠缠的本已很低的概率。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357951.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357951.htm

哈佛大学团队打造量子计算新平台 实现重大纠错里程碑

哈佛大学团队打造量子计算新平台实现重大纠错里程碑哈佛大学团队开发的减少误差的方法解决了扩大技术规模的一个重大障碍。量子计算技术具有前所未有的速度和效率潜力，其能力甚至大大超过了目前最先进的超级计算机。然而，这项创新技术尚未广泛推广或商业化，主要原因是其在纠错方面存在固有的局限性。量子计算机与经典计算机不同，无法通过反复复制编码数据来纠正错误。科学家们必须另辟蹊径。现在，《自然》杂志上的一篇新论文展示了哈佛大学量子计算平台解决量子纠错这一长期问题的潜力。领导哈佛团队的是量子光学专家米哈伊尔-卢金（MikhailLukin），他是约书亚和贝丝-弗里德曼大学物理学教授，也是哈佛量子计划的联合主任。《自然》杂志报道的这项工作由哈佛大学、麻省理工学院和总部位于波士顿的QuEraComputing公司合作完成。GeorgeVasmerLeverett物理教授MarkusGreiner的研究小组也参与了这项工作。经过几年的努力，哈佛平台建立在一个非常冷的、被激光捕获的铷原子阵列上。每个原子就像一个比特（量子世界称之为"量子比特"），可以执行极快的计算。研究小组的主要创新是配置他们的"中性原子阵列"，使其能够通过移动和连接原子（物理学术语称之为"纠缠"），在计算过程中动态改变其布局。纠缠原子对的运算称为双量子比特逻辑门，是计算能力的单位。在量子计算机上运行一个复杂的算法需要许多门。然而，这些门操作是出了名的容易出错，错误的积累会使算法失去作用。在这篇新论文中，研究小组报告说，其双量子比特纠缠门的性能近乎完美，错误率极低。他们首次展示了以低于0.5%的错误率纠缠原子的能力。就运行质量而言，这使他们的技术性能与超导量子比特和困离子量子比特等其他领先类型的量子计算平台不相上下。优势与未来潜力然而，哈佛大学的方法与这些竞争对手相比具有很大的优势，因为它具有大系统规模、高效的量子比特控制以及动态重新配置原子布局的能力。第一作者西蒙-埃弗里德（SimonEvered）是卢金研究小组中哈佛大学格里芬艺术与科学研究生院的一名学生。他介绍说："我们现在的误差率已经足够低了，如果我们把原子组合成逻辑量子比特（信息在组成原子之间非本地存储），这些经过量子误差校正的逻辑量子比特的误差可能比单个原子还要低。"哈佛大学团队的研究进展与哈佛大学前研究生杰夫-汤普森（JeffThompson）（现就读于普林斯顿大学）和哈佛大学前博士后曼努埃尔-恩德雷斯（ManuelEndres）（现就读于加州理工学院）领导的其他创新成果在同一期《自然》杂志上进行了报道。综合来看，这些进展为量子纠错算法和大规模量子计算奠定了基础。所有这些都意味着，中性原子阵列上的量子计算正展现出其广阔的前景。卢金说："这些贡献为可扩展量子计算的特殊机遇打开了大门，也为整个领域的未来带来了真正激动人心的时刻。"参考文献SimonJ.Evered、DolevBluvstein、MarcinKalinowski、SepehrEbadi、TomManovitz、HengyunZhou、SophieH.Li、AlexandraA.Geim、ToutT.Wang、NishadMaskara、HarryLevine、GiuliaSemeghini、MarkusGreiner、VladanVuletić和MikhailD.Lukin的"中性原子量子计算机上的高保真并行纠缠门"，2023年10月11日，《自然》。DOI:10.1038/s41586-023-06481-y编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404903.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404903.htm