使用混合量子比特的容错量子计算架构 / 基于混合量子比特的容错量子计算架构，同时利用 DV 和 CV 量子比特。它利用混合融合技术连接混合量子比特以形成纠错晶格结构。图片来源：韩国科学技术研究院

实现量子计算机的一大挑战是量子纠错技术的发展。这项技术提供了一种解决方案，用于解决量子比特（量子计算的基本单位）中出现的错误，并防止它们在计算过程中被放大。

如果没有量子纠错，量子计算机就不可能超越经典计算机，因此全世界都在努力推进这项技术。

韩国科学技术研究院 （KIST） 量子技术研究中心的 Seung-Woo Lee 博士的研究团队开发了世界上第一个针对离散变量 （DV） 和连续变量 （CV） 的混合量子纠错技术，并设计了一种基于混合技术的容错量子计算架构。

研究结果发表在《PRX Quantum》杂志上。

实现量子纠错的量子比特称为逻辑量子比特，它们可以通过两种不同的方式实现：离散变量 （DV） 和连续变量 （CV）。IBM、Google、Quira 和 PsiQuantum 等公司正在使用 DV 方法开发量子计算机，而 Amazon （AWS）、Xanadu 和其他公司正在采用 CV 方法。这两种方法中的每一种在操作难度和资源效率方面都有优点和缺点。

（a） 单量子比特旋转门的光学实现。（b） 混合量子比特的隐形传态示意图。图片来源：PRX Quantum （2024）。DOI： 10.1103/PRXQuantum.5.030322

KIST 研究人员提出了一种集成 DV 和 CV 量子比特纠错的方法，这些方法以前是单独开发的。他们基于混合技术开发了一种容错架构，并通过数值模拟证明它结合了两种方法的优势，从而实现更高效的量子计算和纠错。

特别是在光量子计算中，混合方法可以实现比现有技术高 4 倍的光子损失阈值，并且可以在保持相同水平的逻辑误码率的同时将资源效率提高 13 倍以上。

“本研究中开发的混合量子纠错技术不仅可以与光学系统相结合，还可以与超导体和离子阱系统相结合，”KIST 的 Jaehak Lee 博士说。

“这项研究为量子计算的发展提供了一个新的方向，”领导这项研究的 KIST 的 Seung-Woo Lee 博士说。“整合不同平台优势的混合技术有望在大规模量子计算机的开发和商业化中发挥关键作用。”

更多信息：Jaehak Lee 等人，使用玻色子猫码和单光子通过混合量子比特进行容错量子计算，PRX Quantum（2024 年）。DOI： 10.1103/PRXQuantum.5.030322

期刊信息： PRX Quantum