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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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自動化所等研發(fā)新型計算架構(gòu)有效解決量子錯誤消除問題

2020-01-02 自動化研究所

【字體：大中小】

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　　抑制量子錯誤是一種滿足要求的解決途徑。在論文中，聯(lián)合團(tuán)隊提出一種基于門集斷層成像與準(zhǔn)概率分解的錯誤抑制方案（protocol）。超導(dǎo)制備上測試了一個和兩個量子比特的電路，并且成功地控制了計算錯誤。這個方案（protocol）對于數(shù)字量子計算機(jī)和算法程序計算預(yù)期值普遍適用，因此，試驗(yàn)結(jié)果說明錯誤控制可以成為未來量子計算中的關(guān)鍵部分。

　　超導(dǎo)量子計算被普遍認(rèn)為是最有可能率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計算的方案之一，其優(yōu)勢在于超導(dǎo)量子電路具有很強(qiáng)的可操控性。自動化所研究員蒿杰帶領(lǐng)的高性能計算系統(tǒng)與架構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊自主設(shè)計的實(shí)感計算架構(gòu)為錯誤抑制方案實(shí)驗(yàn)提供了高帶寬、低噪聲的測量控制裝置。由于超導(dǎo)比特的能級差一般設(shè)在4-10GHz，在這個頻段內(nèi)可以使用控制信號對量子比特進(jìn)行調(diào)控。而實(shí)感計算架構(gòu)具有高實(shí)時操控能力，在新型輕量化傳輸協(xié)議的保證下，采用多路高速數(shù)據(jù)同步并發(fā)輸出模式，可提供高帶寬的信號輸出波形，在更寬的信號范圍內(nèi)合成更多高精度的控制波形，從而增加調(diào)控的量子比特數(shù)。在不做調(diào)控時，超導(dǎo)量子比特一直處于基態(tài)，當(dāng)超導(dǎo)量子比特通過控制信號被激發(fā)到|1>態(tài)，受環(huán)境等噪聲的影響，經(jīng)過一段時間會躍遷回基態(tài)，從而影響使用。微波調(diào)控信號的噪聲大小將直接影響量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間長短。實(shí)感計算架構(gòu)通過多種技術(shù)措施降低了系統(tǒng)總功耗和電源噪聲，使得系統(tǒng)輸出具有超低噪聲性能，進(jìn)一步降低了控制回路對整體系統(tǒng)的影響，延長了量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間，具有重要意義。

　　論文鏈接

自動化所等研發(fā)新型計算架構(gòu)有效解決量子錯誤消除問題

　　集成上百物理量子比特的中規(guī)模量子制備研發(fā)是當(dāng)今量子科學(xué)的熱點(diǎn)之一。但這些制備會缺少用于計算量子容錯的資源。因此，研究量子計算優(yōu)勢面臨著在沒有完整邏輯編碼的情況下，最小化制備和控制缺陷的主要挑戰(zhàn)。近日，由浙江大學(xué)、中國科學(xué)院自動化研究所組成的團(tuán)隊，在解決量子錯誤消除方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果已發(fā)表在Science Advances上。
　　抑制量子錯誤是一種滿足要求的解決途徑。在論文中，聯(lián)合團(tuán)隊提出一種基于門集斷層成像與準(zhǔn)概率分解的錯誤抑制方案（protocol）。超導(dǎo)制備上測試了一個和兩個量子比特的電路，并且成功地控制了計算錯誤。這個方案（protocol）對于數(shù)字量子計算機(jī)和算法程序計算預(yù)期值普遍適用，因此，試驗(yàn)結(jié)果說明錯誤控制可以成為未來量子計算中的關(guān)鍵部分。
　　超導(dǎo)量子計算被普遍認(rèn)為是最有可能率先實(shí)現(xiàn)實(shí)用化量子計算的方案之一，其優(yōu)勢在于超導(dǎo)量子電路具有很強(qiáng)的可操控性。自動化所研究員蒿杰帶領(lǐng)的高性能計算系統(tǒng)與架構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊自主設(shè)計的實(shí)感計算架構(gòu)為錯誤抑制方案實(shí)驗(yàn)提供了高帶寬、低噪聲的測量控制裝置。由于超導(dǎo)比特的能級差一般設(shè)在4-10GHz，在這個頻段內(nèi)可以使用控制信號對量子比特進(jìn)行調(diào)控。而實(shí)感計算架構(gòu)具有高實(shí)時操控能力，在新型輕量化傳輸協(xié)議的保證下，采用多路高速數(shù)據(jù)同步并發(fā)輸出模式，可提供高帶寬的信號輸出波形，在更寬的信號范圍內(nèi)合成更多高精度的控制波形，從而增加調(diào)控的量子比特數(shù)。在不做調(diào)控時，超導(dǎo)量子比特一直處于基態(tài)，當(dāng)超導(dǎo)量子比特通過控制信號被激發(fā)到|1>態(tài)，受環(huán)境等噪聲的影響，經(jīng)過一段時間會躍遷回基態(tài)，從而影響使用。微波調(diào)控信號的噪聲大小將直接影響量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間長短。實(shí)感計算架構(gòu)通過多種技術(shù)措施降低了系統(tǒng)總功耗和電源噪聲，使得系統(tǒng)輸出具有超低噪聲性能，進(jìn)一步降低了控制回路對整體系統(tǒng)的影響，延長了量子比特由|1>態(tài)躍遷到基態(tài)的時間，具有重要意義。
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　　自動化所等研發(fā)新型計算架構(gòu)有效解決量子錯誤消除問題
　　

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