超流體量子位元設計錯誤率降百倍 助力量子電腦擴展
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超流體量子位元設計錯誤率降百倍 助力量子電腦擴展
商傳媒|責任編輯/綜合外電報導
摘要

英國薩里大學研究團隊推出一種名為 SHOQ 的超流體量子位元新設計,運用特殊液態氦,預期錯誤率可比傳統量子位元降低約一百倍,為擴展量子電腦規模提供新的可能性。

英國薩里大學(University of Surrey)的研究團隊提出一種全新的量子位元概念設計,有望大幅降低量子電腦的錯誤率,進而推動量子運算技術的規模化發展。這項被命名為「超流體氦振盪器量子」(Superfluid Helium Oscillator Quantum, SHOQ)的裝置,主要運用超流體氦-3(一種在極低溫下能無摩擦流動的特殊液體氦)作為基礎,其預期錯誤率比傳統的超導體量子位元低約一百倍。

量子電腦運用量子力學原理進行運算,有望解決傳統電腦難以處理的複雜問題。其基本運算單元是量子位元(qubit),不同於傳統電腦的位元只能是 0 或 1,量子位元能同時保有 0 和 1 兩種狀態,稱為量子疊加,這也是量子電腦能實現高效能的關鍵。然而,量子位元極易受到環境干擾而產生錯誤,是限制量子電腦發展的主要瓶頸之一。

這項由薩里大學主導、並與美國西北大學(Northwestern University)延斯·科赫(Jens Koch)教授合作的研究顯示,SHOQ 裝置採用電荷中性的超流體氦,使其對部分電磁雜訊具有天然免疫力,這正是其能有效降低錯誤率的關鍵。研究團隊預測,這種新設計的錯誤率比目前主流的超導體量子位元低約一百倍。傳統的超導體量子位元依賴在極低溫下電阻消失的超導材料(能讓電流無損耗通過的材料)運作。

薩里大學的物理學家 Eran Ginossar 副教授指出,量子位元不一定需要包辦所有功能,結合不同的量子技術能有效發揮各自的優勢。他提到,超流體氦提供了一種截然不同的量子硬體探索方向,若其預測效能能在實驗中得到驗證,未來將能與現有的超導技術協同運作,成為大型量子系統的一部分。

薩里大學 Priya Sharma 博士表示:「我們並非首個提出這項概念背後個別組成部分的人,但我們首次將這些元素整合到一個微流控裝置中,並詳盡規劃其作為量子位元運作所需的具體細節。」她補充說,數學模型預示這項設計應能成功,下一步是製造出原型裝置,並將這些預測付諸實測。目前超流體氦-3 的研究已達成 SHOQ 裝置所需的極低溫條件。