科学家解决了十年之久的问题后“量子硬盘”更接近现实

澳大利亚科学家表示，他们已经解决了开发可扩展量子计算机和实用量子数据存储面临的一个关键障碍。

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科学家表示，他们已经解决了一个十年之久的问题，这可能使“量子硬盘”的概念更接近现实。

该解决方案涉及开发一种新型纠错系统，以稳定量子位（量子信息的构建块）免受干扰，克服实际开发面临的主要障碍u>量子计算机。

研究人员在 11 月 4 日发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究中声称，如果成功扩展，该技术将为能够存储大量量子数据的高效量子存储系统铺平道路。

研究人员在一份声明中表示：“这一进步对于可扩展量子计算机的开发至关重要，因为它允许构建更紧凑的量子存储系统。” “通过减少物理量子位开销，这些发现为创建更紧凑的‘量子硬盘’铺平了道路——一种能够可靠地存储大量量子信息的高效量子存储系统。”

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量子计算的最大挑战之一在于管理破坏计算的错误。

量子计算机依赖于量子位，即类似于经典计算机中的位的微小量子信息单位，它们对温度变化和电磁干扰等环境干扰极其敏感。即使对量子位微妙的量子态的微小破坏也可能导致量子系统中的数据丢失和错误。

多年来，研究人员一直在研究如何保持这些量子位及其所持有的量子数据的稳定。量子系统中的纠错通常是通过在遵循拓扑“代码”的晶格结构中组织量子位来实现的。研究人员解释说，其目的是通过使用尽可能少的物理量子位来管理出现的错误，从而赢得“军备竞赛”

然而，当前的 3D 纠错方法只能处理单行量子位上的错误，限制了随着系统的增长它们可以管理的错误量。研究人员通过开发一种纠错架构克服了这个问题，该架构使用由拓扑代码组织的 3D 量子位点阵，从而能够在 3D 结构内的二维表面上纠正错误，而不仅仅是在单一维度上。

研究人员表示，随着系统的发展，这种结构可以通过在 3D 晶格内更广泛的二维表面上纠正错误来处理更多错误，从而使其能够更有效地扩展

“在通用量子计算机的开发过程中，仍然存在需要克服的重大障碍。最大的障碍之一是我们需要使用大部分量子位（机器核心的量子开关）来抑制因以下原因而出现的错误：悉尼大学纳米研究所和物理学院的研究员、主要作者多米尼克·威廉姆森 (Dominic Williamson) 在声明中表示。

“我们提出的量子架构将需要更少的量子位来抑制更多的错误，从而为有用的量子处理释放更多的空间。”

教授。量子理论家、悉尼大学纳米研究所所长史蒂芬·巴特利特 (Stephen Bartlett) 在声明中补充道：“这一进步可能有助于改变量子计算机的构建和操作方式，使它们更容易为各种领域所使用和实用。从密码学到量子多体系统的复杂模拟。”