DARPA資助項(xiàng)目在量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破
據(jù)美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）網(wǎng)站12月6日發(fā)布消息，其“中等規(guī)模量子器件噪聲優(yōu)化”（ONISQ）項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)（哈佛大學(xué)牽頭）首次創(chuàng)建了具有邏輯量子比特（qubits）的量子電路，這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)可加速容錯(cuò)量子計(jì)算，并徹底改變量子計(jì)算機(jī)處理器的設(shè)計(jì)理念。
ONISQ項(xiàng)目始于2020年，旨在通過超越純經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能來解決一類特別具有挑戰(zhàn)性的問題（即組合優(yōu)化問題），從而證明量子信息處理在數(shù)量上的優(yōu)勢。該項(xiàng)目采用混合概念，將中等規(guī)模的“噪聲”或易出錯(cuò)的量子處理器與經(jīng)典系統(tǒng)結(jié)合，專門用于解決國防和商業(yè)行業(yè)感興趣的優(yōu)化問題。由哈佛大學(xué)牽頭的研究小組被選中探索各種類型的物理、非邏輯量子比特，包括超導(dǎo)量子比特、離子量子比特和里德堡原子量子比特。
哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在麻省理工學(xué)院、加州理工學(xué)院、普林斯頓大學(xué)和QuEra Computing公司的支持下，重點(diǎn)探索了里德堡量子比特的潛力，并在研究過程中取得了重大突破：研究小組開發(fā)出了利用“噪聲”物理里德堡量子比特陣列創(chuàng)建糾錯(cuò)邏輯量子比特的技術(shù)。邏輯量子比特是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子計(jì)算的關(guān)鍵一環(huán)。與容易出錯(cuò)的物理量子比特相比，邏輯量子比特可以通過糾錯(cuò)來保持其量子狀態(tài)，從而有助于解決各種復(fù)雜問題。
迄今為止，哈佛大學(xué)已在其實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建了擁有約48個(gè)里德堡邏輯量子比特的量子電路，這是目前擁有邏輯量子比特?cái)?shù)量最多的實(shí)驗(yàn)室。由于里德堡量子比特的性質(zhì)及其操縱方式，預(yù)計(jì)快速增加邏輯量子比特的數(shù)量將相對(duì)簡單。
據(jù)DARPA國防科學(xué)辦公室（DSO）負(fù)責(zé)ONISQ項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理穆昆德·文加拉托爾（Mukund Vengalattore）博士介紹：“里德堡量子比特有一個(gè)有利的特點(diǎn)，那就是它們的特性是同質(zhì)的——這意味著每個(gè)量子比特的行為方式都是無差別的。其他平臺(tái)（如超導(dǎo)量子比特）則不然，每個(gè)量子比特都是獨(dú)一無二的，因此不能互換。里德堡量子比特的同質(zhì)性使它們能夠快速擴(kuò)展，也使它們能夠通過量子電路上的激光器輕松操控和移動(dòng)。這就克服了目前執(zhí)行量子比特操作時(shí)必須按順序連接這些比特，從而在整個(gè)芯片中傳播誤差的易出錯(cuò)方法?，F(xiàn)在，我們可以想象在量子芯片上對(duì)量子比特進(jìn)行動(dòng)態(tài)重新配置，不再局限于按順序運(yùn)行量子電路?，F(xiàn)在，你可以使用激光鑷子將整個(gè)量子比特集合（所有量子比特）從電路中的一個(gè)位置帶到電路上的另一個(gè)位置，運(yùn)行一個(gè)操作，然后將它們放回原來的位置。動(dòng)態(tài)可重構(gòu)和可傳輸?shù)睦锏卤み壿嬃孔颖忍貫樵O(shè)計(jì)和構(gòu)建可擴(kuò)展的量子計(jì)算處理器開辟了全新的概念和范式?！?/span>
（摘編自 美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局官網(wǎng)）
