在中国科学院院士俞大鹏带领下，南方科技大学深圳量子科学与工程研究院超导量子计算实验室助理研究员徐源课题组联合福州大学教授郑仕标、清华大学副教授孙麓岩等组成的研究团队，通过实时重复的量子纠错过程，延长了量子信息的存储时间，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值。这是我国科学家在量子纠错领域的最新研究成果，相关学术文章于北京时间23日在国际著名学术期刊《自然》网站上刊登。
量子纠错操作的实验表征结果（研究团队供图）
虽然近年基于超导量子线路系统的量子信息处理领域研究发展迅猛，但由于量子计算机体系的错误率远高于经典数字计算机，想要构建具有实用价值的通用量子计算机，量子纠错依然不可或缺，因其可有效保护量子信息免受环境噪声干扰。
在传统的量子纠错方案编码中，一个逻辑量子比特需要多个冗余的物理比特，不但需要巨大的硬件资源成本，发生错误的通道数也随比特数增加而显著增多，可能呈现“越纠越错”的局面，导致量子纠错后的效果远未达到不纠错情况下的最好值，无法产生正的量子纠错增益。这成为当前量子纠错技术无法实用化、可扩展发展的核心瓶颈。
研发团队通过开发高相干性能的量子系统，设计和实现了错误率低的错误探测方法，以及改进和优化量子纠错技术等实验手段，最终在玻色模式中实现了基于离散变量的二项式编码的逻辑量子比特，并通过实时重复的量子纠错过程，延长了量子信息的存储时间，相关结果超过编码逻辑量子比特的物理系统中不纠错情况下的最好值，超越了盈亏平衡点，带来正的量子纠错增益，向实用化可扩展通用量子计算迈出了关键一步。
在该篇NATURE论文中，郑仕标教授提出了一种玻色码量子错误症状无损检测的新方法。与原有方法相比，其优点是在错误症状检测过程中对系统的扰动得到有效减轻，并且可直接推广到高阶纠错码。南方科技大学俞大鹏院士领导的小组利用该方案，在国际上首次实现了离散变量逻辑比特对盈亏平衡点的超越。该成果向容错量子计算迈出了关键一步，并有望成为量子控制系统优化和量子纠错程序设计的实际指南。
该研究成果受到福州大学“双一流”建设项目和“物理学科”专项支持。近年来，福大科技工作紧紧围绕“11个一流”建设和“1445”战略工程，聚力强化基础研究，夯实科技自立自强根基，并取得了明显成效，“十四五”以来福大教师作为第一作者或通讯作者已发表4篇CNS主刊论文成果。
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郑仕标，福州大学物理与信息工程学院教授、博士生导师，“国家杰出青年科学基金”获得者、“长江学者”特聘教授。
2002年，年仅33岁的郑仕标获得“国家杰出青年科学基金”。而他与物理结缘的故事，还得从1985年说起。
也许是得到了幸运之神的眷顾。1985年，身处宁德寿宁山区的高中生郑仕标，只读了一个学期的高中，在家里自学半年，就顺利考上了福建师范大学物理系，那一年他刚满16岁。由于没有系统地学完高中阶段课程，这给大学期间的郑仕标带来了巨大的压力，但他并没有知难而退。四年的大学生涯转瞬即逝，1989年大学毕业后的郑仕标回到家乡。
1992年，在寿宁教书的郑仕标再一次被幸运之神眷顾。福建师范大学物理系面向全国招生，仅有两个研究生名额，郑仕标这一次又考上了。
1995年7月硕士毕业后，郑仕标考上了中国科学技术大学继续博士研究生的学习。在此期间，郑仕标接触到了最前沿的量子光学与量子信息领域资讯，并在国内外重要刊物上发表了20多篇学术论文，在科学研究中逐渐崭露头角。1997年12月，郑仕标提前半年完成学业并通过博士论文答辩。
郑仕标从中国科学技术大学毕业后，来到福州大学电子系（现为物理与信息工程学院）任教。郑仕标除了从事科研，还承担力学、热学、量子力学等多门课程的教学任务。
从简单的实验室，到如今的福建省量子信息与量子光学重点实验室；从一个人搞科研，到现在拥有几十多人的科研团队。郑仕标既是见证者也是开拓者，他经历了枯燥而又漫长的过程，却始终沉浸在量子世界里。
中青在线：http://news.cyol.com/gb/articles/2023-03/31/content_X50q75UpYg.html
发表于 2023-4-3 09:09:25
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