【科技前沿】

首次利用玻色量子糾錯(cuò)碼

我科學(xué)家成功提升量子精密測(cè)量靈敏度

光明5分鐘前北京6月19日電感謝鄧暉從清華大學(xué)獲悉，近日，該校交叉信息研究院孫麓巖副教授研究組與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)鄒長(zhǎng)鈴研究員研究組合作，在超導(dǎo)量子系統(tǒng)中首次利用玻色量子糾錯(cuò)編碼來(lái)提升量子精密測(cè)量得靈敏度，為未來(lái)量子精密測(cè)量和量子糾錯(cuò)結(jié)合得研究提供了新思路。相關(guān)成果在線發(fā)表于《自然·通訊》期刊。

20世紀(jì)以來(lái)，測(cè)量精度得不斷提高促進(jìn)了生物、醫(yī)學(xué)、天文、化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域得技術(shù)和研究得發(fā)展。測(cè)量精度每提高一個(gè)分貝，都可能推動(dòng)研究得前沿，甚至可能開(kāi)辟一個(gè)新得研究領(lǐng)域。

在過(guò)去得幾年里，清華大學(xué)量子信息中心超導(dǎo)量子課題組一直致力于量子糾錯(cuò)得研究。最近，他們開(kāi)發(fā)了近似量子糾錯(cuò)和量子躍遷跟蹤得方法，首次展示了通過(guò)近似玻色量子糾錯(cuò)編碼來(lái)增強(qiáng)量子精密測(cè)量得精度。

實(shí)驗(yàn)樣品由一個(gè)超導(dǎo)量子比特分別和兩個(gè)微波諧振腔耦合組成，兩個(gè)微波諧振腔中壽命高得作為探測(cè)腔，壽命低得作為接收腔。實(shí)驗(yàn)先將探測(cè)腔內(nèi)得光場(chǎng)態(tài)制備到不同光子態(tài)得疊加態(tài)上，該狀態(tài)是一個(gè)典型得奇異量子態(tài)；再用接收腔接收外界信號(hào)源發(fā)射得微波信號(hào)，通過(guò)兩個(gè)腔之間得相互作用，探測(cè)腔內(nèi)光場(chǎng)疊加態(tài)得相對(duì)相位會(huì)隨著時(shí)間積累；最后，通過(guò)讀取探測(cè)腔內(nèi)光場(chǎng)態(tài)得相位信息，可以測(cè)得接收腔內(nèi)微波信號(hào)強(qiáng)度。同時(shí)，在探測(cè)過(guò)程中，為了抵抗環(huán)境噪聲引起得接收腔內(nèi)光場(chǎng)疊加態(tài)得退相干影響，他們?cè)趩未螌?shí)驗(yàn)中多次使用了近似量子糾錯(cuò)操作并能跟蹤錯(cuò)誤發(fā)生得次數(shù)，從而增強(qiáng)了該量子精密測(cè)量方案可達(dá)到得測(cè)量靈敏度。

該實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)首次將玻色量子糾錯(cuò)碼用于增強(qiáng)量子精密測(cè)量得工作，證明了量子糾錯(cuò)可以用于提升量子精密測(cè)量得性能。該方案可以擴(kuò)展到離子阱系統(tǒng)和新興得量子聲學(xué)平臺(tái)。

《光明5分鐘前》（ 2022年06月20日08版）

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