a:Princip för att implementera fysiska qubits med de rumsliga lägena för två intrasslade fotoner. Och det experimentella mönstret på varje foton illustreras i b. Experimentella resultat av de feltoleranta kretsarna för den logiska driften av en-qubit Hadamard-grind visas i c, och resultaten för de logiska operationerna med hänsyn till en efterföljande två-qubit-styrd-ej-grind visas i d. Fp och fp representerar framgångsutmatningssannolikheterna för den kodade kretsen respektive den icke-kodade kretsen. Det feltoleranta sättet verifieras med Fp> fp. Kredit:Kai Sun et al.
Att hantera experimentella fel, som kan uppstå i varje steg av kvantkretsar, är av stor betydelse, särskilt vid implementering av kvantberäkning. Generellt sett kräver kvantfelskorrigering fler kvantbitar för att utföra korrigeringsoperationen.
Den feltoleranta metoden, där logiska qubits kodas med flera fysiska qubits och felet i det fysiska utrymmet är tillåtet och inte förväntas korrigeras, ger dock ett annat sätt att behandla felet genom att exkludera qubiten med fel från kodat utrymme.
För att vara mer exakt, baserat på samma hårdvara, skulle logiska qubits kunna sättas ut med en bättre sannolikhet i den feltoleranta kodade kretsen än den i den icke-kodade kretsen när felfrekvensen är under tröskeln. Ännu viktigare är att den feltoleranta kretsen kan verifieras i ett litet system som består av flera qubits. Och tröskeln – uttryckliga bevis för att stödja framgången med feltoleranta metoder – skulle kunna bestämmas när man jämför utmatningssannolikheterna för kodade kretsar och icke-kodade kretsar.
I en ny artikel publicerad i Light Science &Application , ett team av forskare, ledda av professor Chuan-Feng Li från CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology i Kina, har utnyttjat de rumsliga lägena hos två intrasslade fotoner för att konstruera en experimentell plattform och har direkt observerat felet- tolerant tröskel för de undersökta kvantkretsarna.
Med de fysiska qubits representerade av sammanfallande räkningar av de rumsliga lägena för varje foton, kodas två logiska qubits och manipuleras genom motsvarande operationer på de fysiska qubits. Genom att importera felfrekvensen på konstgjord väg med extremt hög noggrannhet kunde vi skanna intervallet för felfrekvensen som täcker tröskeln. När sannolikheten för framgångsutmatning för den kodade kretsen är högre än den för den icke-kodade kretsen, kan vi bekräfta det exakta värdet på tröskeln, vilket stöds av de starka resultaten inklusive en-qubit- och två-qubit-operationer i den logiska Plats.
Förutom att underlätta undersökningen av feltoleranta kvantberäkningar i skalbara system, är detta arbete till hjälp för andra kvantinformationsuppgifter, såsom intrasslingsrening och långdistanskvantkommunikation.
Genom att observera felfrekvenströskeln kunde vi förstå detaljramen för feltoleranta protokoll och bedöma framgången för feltoleranta. Forskarna sammanfattar den optiska plattformens prestanda:
"Vi konstruerar uppställningen baserat på de rumsliga lägena för två fotoner, vilket visar följande fördelar:(1) drift med hög noggrannhet vilket är det stela kravet på feltoleranta kretsar; (2) lätt att importera det artificiella felet och justera dess hastighet; (3) presentera det raka mönstret för varje steg i den feltoleranta processen; och (4) lätt att implementera den feltoleranta kodade kretsen och den icke-kodade kretsen."
"Förutom den feltyp som beaktas i detta arbete, skulle andra felmodeller i ett universellt feltolerant protokoll kunna undersökas baserat på denna experimentella plattform. Till exempel genom att utöka den experimentella plattformen baserad på det optiska spatiala läget från enkelfotonramverk till två -entangled-photon framework i detta arbete, kan den icke-lokala feleffekten undersökas ytterligare i den feltoleranta kvantberäkningen," säger forskarna. + Utforska vidare
