融媒中心讯/福州大学物理与信息工程学院郑仕标教授与南方科技大学俞大鹏院士团队、清华大学孙麓岩教授等在“基于离散变量编码的逻辑比特量子纠错”方面开展合作研究，相关研究成果于2023年3月23日以“Beating thebreak-even point with a discrete-variable-encoded logical qubit”为题在线发表在世界顶级学术期刊NATURE上，郑仕标教授为该篇论文的共同通讯作者，杨贞标教授为论文作者之一。
量子计算具有一些经典计算无法比拟的优越性，受到国际学术界、产业界以及相关政府部门的高度重视。实现量子计算的最大障碍是量子系统与环境耦合所导致的消相干，其引起的错误会进一步导致量子信息的丢失。如何借助量子纠错码来保护逻辑比特是实现具有实际意义的量子算法的前提。
在通常的量子纠错码方案中，逻辑比特编码于某个离散变量，比如光子数。这类编码方案的优点在于逻辑比特的两个基矢严格正交，使得量子信息在算法结束后能够被完整提取出来。量子纠错码能发挥具有实际应用价值的前提条件是：所编码的逻辑比特的性能优于系统中最好的物理比特，即超越盈亏平衡点。针对基于离散变量编码的逻辑比特量子纠错，国际量子计算领域的相关顶尖小组进行了不懈的努力，并取得了令人鼓舞的阶段性成果，但均未实现对盈亏平衡点的超越。
要达到该平衡点，首先要尽量减小量子错误症状检测过程中所产生的误差。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，学校科技工作紧紧围绕“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”以来我校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。（陈慧敏）
论文具体内容详见网页链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05784-4#citeas
发表于 2023-3-26 18:03:22
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