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推进消除量子核算机的噪声,加快了量子核算体系的完成?

达特茅斯学院和麻省理工学院的一个团队规划并进行了第一个试验室测验,成功地检测并表征了超导量子核算体系中常常遇到的一类杂乱的“非高斯”噪声进程。超导量子比特中非高斯噪声的表征,是使这些体系更准确的要害一步。现在宣布在《天然通讯》(Nature Communications)上的这项联合研讨,或许有助于加快量子核算体系的完成。该试验根据达特茅斯大学前期的理论研讨,并于2016年宣布在《物理谈论快报》上。

达特茅斯大学(Dartmouth)物理学教授洛伦扎·维奥拉说:这是企图描绘比量子领域中一般假定更杂乱类型噪声进程的第一个具体步骤,跟着量子位相干性的不断提高,检测非高斯噪声以树立最准确的量子体系是非常重要。量子核算机与传统核算机的不同之处在于,它逾越了经典物理所喜爱的二进制“开-关”次序。量子核算机依赖于量子比特(也称为量子比特),量子比特是由原子和亚原子粒子构成。本质上,量子位可以一起放置在“开”和“关”方位的组合中。

它们也可以被“羁绊”,这意味着一个量子位的特点可以影响远距离的另一个量子位。超导量子比特体系被认为是制作可弹性的高性能量子核算机比赛中的首要竞争者之一。可是,像其他量子比特渠道相同,对环境高度灵敏,可以遭到外部噪声和内部噪声的影响。量子核算体系中的外部噪声或许来自操控电子或杂散磁场。内部噪声或许来自其他不受操控的量子体系,例如资料杂质。下降噪声的才能是量子核算机发展中的一个首要焦点。阻挠咱们现在具有大规模量子核算机的一大妨碍是噪音问题。

这项研讨使咱们朝着了解噪音的方向行进,这是向消除噪音迈出的一步,期望有一天会有一台牢靠的量子核算机。不想要的噪声一般用简略的“高斯”模型来描绘,其间噪声的随机动摇概率散布创建了一个了解的钟形高斯曲线。非高斯噪声更难描绘和检测,因为它落在这些假定的有效性规模之外,而且因为或许只要更少的噪声。不管何时噪声计算特性是高斯的,可以运用少数信息来表征噪声-即,仅在两个不一起间的相关性,或许等效地,就频域描绘而言,即所谓的“噪声谱”。

因为其对周围环境的高度灵敏性,量子比特可以用作本身噪声的传感器。根据这一主意,研讨人员在开发辨认和削减数子体系中的高斯噪声的技能方面取得了发展,类似于消除噪声的耳机的作业原理。尽管不像高斯噪声那样常见,但辨认和消除非高斯噪声关于优化规划量子体系来说是一个相同重要的应战。非高斯噪声经过触及多个时刻点的更杂乱相关性形式来区别。因而,为了辨认噪声,需求更多关于噪声的信息。在这项研讨中,研讨人员可以运用三个不一起间的相关性信息来近似非高斯噪声的特征,对应于频域中所谓的“双谱”。

这是第一次可以在运用量子比特的试验室中,对非高斯噪声进行具体的频率分辩表征。这一成果极大地扩展了可用于进行准确噪声表征的工具箱,从而在量子核算机中制作出更好、更安稳的量子比特。不能感知非高斯噪声的量子核算机很简单混杂它应该处理的量子信号和体系中不想要的噪声。尽管麻省理工学院验证该协议的试验不会立即便大规模量子核算机具有实践可行性,但它是朝着使其愈加准确迈出的重要一步。

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