量子突破：“魔幻态”现在更简单、快速且噪声更少
量子计算机的研发迎来重大进展。某大学的研究人员发明了一项技术，能显著降低量子计算机的开销。
全文概要
量子计算刚刚获得重大推动，这要归功于某大学的研究人员，他们开发出一种更高效的方法来创建“魔幻态”——容错量子计算机的关键组件。通过开创一种低层级或“零级”蒸馏方法，他们大幅减少了所需的量子比特数量和计算资源，克服了最大的障碍之一：量子噪声。这项创新可能加速强大量子机器的到来，这类机器能够从金融到生物技术等各行各业引发变革。
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一种制备量子魔幻态的突破性方法，可能大幅削减阻碍可扩展量子计算发展的计算开销。
数十年来，能够执行比传统计算机快数百万倍计算的量子计算机，一直是一个诱人却又遥远的目标。然而，量子物理学的一项新突破可能刚刚加快了这一时间表。
在发表于《PRX Quantum》的一篇文章中，来自某大学工程科学研究生院以及量子信息与量子生物学中心的研究人员，设计了一种方法，可以用于以显著更低的开销和前所未有的精确度，为量子计算机制备高保真度的“魔幻态”。
量子计算机利用量子力学的奇妙特性，如纠缠和叠加，来执行比经典计算机高效得多的计算。这类机器可能催化从工程、金融到生物技术等不同领域的创新。但在此之前，有一个必须克服的重大障碍。
“量子系统一直极其容易受到噪声影响，”首席研究员 Tomohiro Itogawa 表示。“即使温度最轻微的扰动，或是来自外部源的单个杂散光子，都可能轻易毁掉量子计算机的设置，使其失效。噪声绝对是量子计算机的头号敌人。”
因此，科学家们对构建所谓的容错量子计算机非常感兴趣，这类计算机足够稳健，即使受到噪声干扰也能持续精确计算。魔幻态蒸馏（从许多嘈杂的量子态中制备出一个高保真度的量子态）是创建此类系统的流行方法。但有一个问题。
“魔幻态蒸馏传统上是一个非常计算密集的过程，因为它需要很多量子比特，”资深作者 Keisuke Fujii 解释道。“我们想探索是否有任何方法可以加速量子计算所需的高保真态制备。”
沿着这一思路，该团队受到启发，创建了一种魔幻态蒸馏的“零级”版本，即在物理量子比特或“第零”层级开发容错电路，而不是在更高、更抽象的层级。除了所需量子比特数少得多之外，数值模拟显示，与传统的蒸馏方法相比，这种新方法使空间和时间开销降低了约数十倍。
Itogawa 和 Fujii 乐观地认为，量子计算的时代并不像我们想象的那么遥远。无论称之为魔法还是物理学，这项技术无疑是朝着开发能够抵御噪声的大规模量子计算机迈出的重要一步。
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