量子纠错领域里程碑式突破，谷歌研发 DQLR 大幅提高量子计算机可靠性

CTOnews.com 11 月 16 日消息，谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）带领团队，在完善量子计算方面迈出了具有里程碑意义的一步。

目前在制造可靠的量子计算机方面，其中一项挑战就是解决量子比特（qubits）的重要缺陷：容易在位翻转（bit-flip）和相位翻转（phase-flip）时出现错误。

目前业内主推量子纠错（QEC）方式，遏制位翻转和相位翻转时出现的错误。谷歌在论文中表示，通过深入研究其超导量子比特（transmon qubits），发现量子比特的错误更深层次原因是泄漏态（leakage states）。

泄漏态在量子操作中会污染附近的比特，特别是在广泛使用的 CZ 门操作期间，导致操作错误，阻碍算法的执行。

为了克服这个挑战，研究人员引入了一种称为 Data Qubit Leakage Removal（DQLR）的全新量子操作。

DQLR 专门针对数据比特中的泄漏态，并高效地将其转化为计算态（computational states）。

这个过程涉及到两比特门--Leakage iSWAP，这是受到 CZ 门启发，后续通过迅速重置度量比特以消除错误。

该研究表明，DQLR 显著降低了所有量子比特的平均泄漏态比重，从近 1% 降低到约 0.1%。重要的是，DQLR 防止了在实施之前观察到的数据量子比特泄漏逐渐增加。

研究人员强调，仅靠清除渗漏是不够的。他们进行了量子纠错（QEC）实验，在每个周期结束时交错使用 DQLR，确保与逻辑量子态的保存兼容。结果显示，检测概率指标有显著改善。

此外，DQLR 的表现优于一种称为"测量泄漏去除"（MLR）的方法，该方法在有效减少泄漏的同时，也擦除了存储的量子态。

CTOnews.com附上论文参考地址：Miao, K.C., McEwen, M., Atalaya, J. et al. Overcoming leakage in quantum error correction. Nat. Phys. (2023). https://doi.org/10.1038/s41567-023-02226-w