科技日報訊 （記者張佳欣）量子計算機通往實(shí)用之路的一大障礙是糾正計算中產(chǎn)生的錯誤，人們需借助傳統計算機對量子計算進(jìn)行模擬驗證，但這一任務(wù)極其復雜。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)、意大利米蘭大學(xué)、西班牙格拉納達大學(xué)和日本東京大學(xué)的研究團隊首次提出了一種新方法，能夠模擬特定類(lèi)型的容錯量子計算，攻克了該領(lǐng)域長(cháng)期存在的一項技術(shù)難題。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評論快報》雜志。

限制量子計算機糾錯能力的根源，來(lái)自其最基本構件量子比特。量子比特雖然擁有巨大計算潛力，但也異常脆弱。其計算能力依賴(lài)于量子疊加態(tài)的性質(zhì)，量子比特可同時(shí)處于0和1的狀態(tài)，以及它們之間的任意組合。這讓計算能力隨著(zhù)量子比特數的增加呈指數級增長(cháng)，但代價(jià)是系統對外界干擾極其敏感。

量子糾錯代碼通過(guò)將信息分散到多個(gè)子系統中，能在不破壞量子信息的前提下發(fā)現并糾正錯誤。其中一種方法是將一個(gè)量子比特信息編碼在一個(gè)振動(dòng)的量子系統中多個(gè)甚至無(wú)限個(gè)能級上，這種方式被稱(chēng)為玻色編碼。但由于涉及多重能級，這種編碼方式的模擬極其復雜。

此次的方法是一種能夠模擬使用玻色編碼中GKP（戈特斯曼—基塔耶夫—普雷斯基爾）編碼的量子算法。這種編碼方式被廣泛應用于主流量子計算實(shí)現方案中。

GKP編碼通過(guò)特殊方式存儲量子信息，使得量子計算機更容易糾錯，也因此對外界噪聲不那么敏感。由于其深度量子力學(xué)的特性，GKP編碼一直極難用傳統計算機進(jìn)行模擬。而現在，研究團隊終于找到了一種獨特方法。他們構建了一種新的數學(xué)工具，可在算法中有效引入GKP編碼。借助新方法，團隊能更可靠地測試和驗證量子計算機的運算結果。

這項研究意味著(zhù)科學(xué)家可用傳統計算機模擬具備容錯能力的量子糾錯代碼，這是構建更可靠、更穩健量子計算機的關(guān)鍵一步。