量子控制协议使量子计算更精确

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量子控制协议使量子计算更精确
来源：科技日报
据物理学家组织网4月4日报道，美国和荷兰科学家首次提出了一种量子信息控制协议，
能对量子位进行动态控制，同时让执行量子信息处理算法变得更加容易，这一协议有
望为更大规模、更精确的量子计算打开大门。研究论文发表在4月5日出版的《自然》
杂志上。
该协议由美国加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）、南加州大学、爱荷华州立大学阿姆斯
实验室、荷兰代尔夫特大学科维理纳米科学研究所的科学家首创。
UCSB自旋电子学和量子计算中心的负责人、物理学教授戴维·艾维萨洛姆表示：“对量
子信息进行动态保护对量子计算来说不可或缺，因为用于信息处理和存储的量子位
（qubit，与量子计算相对应，相当于传统计算中的二进制数字或位）和其环境的相互
作用会破坏它所存储的信息，但我们可以采用一种方式（协议）对量子位进行动态控制，
这种方式不仅能使执行量子信息处理算法变得更简便，也会保护量子位免受环境诱导产
生的错误的‘伤害’。”
该科研团队以前进行的研究已经证明，通过对在一个量子位上进行的操作（旋转）加以
连续控制，可以将那些不需要的相互作用过滤掉，以此能有效地保护存储在量子位中的
信息。但是，这些控制操作同时也会将对于实现量子信息处理的逻辑门来说必不可少的
量子位之间的相互作用过滤掉。因此，迄今为止，存储在受保护的量子位状态内的量子
信息不能用于量子计算。
现在，该科研团队证明，通过让一个电子的自旋同其附近一个核的自旋保持同步，可以
对来自环境中的两个量子位实行动态保护，同时维持这两种自旋之间的相互作用，这种
相互作用对量子信息处理来说至关重要。而且，为了证明他们提出的协议可靠，他们使
用这个两个量子位的系统，非常精确地演示了一个量子搜索算法的执行过程。
艾维萨洛姆表示，最新研究为量子计算机提供了一个更大的可能性，那就是未来的量子
计算机能够解决一个问题，即半导体中（最新研究中使用的也是半导体）的自旋量子位
会遭遇非常强的环境相互作用而无法成为有用的量子位。另外，这些固体状态的自旋系
统也可以在室温下操作，而其他备选的量子位系统目前只能在稍稍高于绝对零度的温度
下操作。艾维萨洛姆说：“在亚原子层面上使用我们最新提出的量子位控制协议， 用自
旋演示量子算法为我们建造更复杂的量子机器指明了一条道路。”

afdsafdsa

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