日本东京大學(xué)、德國(guó)约翰内斯·古腾堡大學(xué)和捷克帕拉茨基大學(xué)研究人员组成的团队，最近展示了一种构建光子量子计算机的新(xīn)方法。该团队没有(yǒu)使用(yòng)单个光子，而是采用(yòng)了激光产生的光脉冲，这一光脉冲可(kě)由多(duō)个光子组成。相关研究成果发表在新(xīn)一期《科(kē)學(xué)》杂志(zhì)上。

　　量子比特非常容易受到外部影响，这意味着它们存储的信息很(hěn)容易丢失。為(wèi)了保证量子计算机提供可(kě)靠的结果，有(yǒu)必要产生一个真正的纠缠，将几个物(wù)理(lǐ)量子比特连接在一起，形成一个逻辑量子比特。如果其中一个物(wù)理(lǐ)量子比特发生故障，其他(tā)量子比特将保留信息。然而，阻碍功能(néng)量子计算机发展的主要困难之一是需要大量的物(wù)理(lǐ)量子比特。

　　单光子通常用(yòng)作物(wù)理(lǐ)量子比特。从某种意义上说，这些光子是微小(xiǎo)的光粒子，本质上比固态量子比特运行得更快，但同时也更容易丢失。

　　研究团队此次将激光脉冲转换為(wèi)量子光學(xué)状态，从而提供了纠正错误的固有(yǒu)能(néng)力。虽然该系统仅由激光脉冲组成，但原则上它可(kě)立即消除错误。因此，无需通过大量光脉冲将单个光子生成為(wèi)量子比特，然后让它们作為(wèi)逻辑量子比特相互作用(yòng)这一过程。

　　研究人员表示，他(tā)们只需要一个光脉冲就可(kě)获得一个强大的逻辑量子比特。换句话说，在这个系统中，物(wù)理(lǐ)量子比特已经等同于逻辑量子比特。这是一个非凡而独特的概念。

　　虽然东京大學(xué)实验产生的逻辑量子比特的质量还不足以提供必要的容错水平。但新(xīn)研究清楚地表明，使用(yòng)最具创新(xīn)性的量子光學(xué)方法将不可(kě)普遍校正的量子比特转换為(wèi)可(kě)校正的量子比特是可(kě)能(néng)的。

　　物(wù)理(lǐ)量子比特是物(wù)理(lǐ)系统中的基本单元，是实际存在的，毫无疑问它们会“犯错”。而逻辑量子比特是一种理(lǐ)想的、抽象的概念，无论计算过程中有(yǒu)多(duō)少错误，其都能(néng)保持结果的稳定性。人们可(kě)以把后者当成前者的“保护壳”，譬如编码逻辑量子比特，让它的信息留存在物(wù)理(lǐ)量子比特里，从而实现对物(wù)理(lǐ)量子比特的保护和容错。在本次研究中，科(kē)學(xué)家已经让物(wù)理(lǐ)量子比特几乎等同于逻辑量子比特，确实可(kě)称為(wèi)一个了不起的进步。