【科技前沿】

首次利用玻色量子糾錯碼

我科學家成功提升量子精密測量靈敏度

光明北京6月19日電感謝鄧暉從清華大學獲悉，該校交叉信息研究院孫麓巖副教授研究組與中國科學技術(shù)大學鄒長鈴研究員研究組合作，在超導量子系統(tǒng)中首次利用玻色量子糾錯編碼來提升量子精密測量得靈敏度，為未來量子精密測量和量子糾錯結(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世紀以來，測量精度得不斷提高促進了生物、醫(yī)學、天文、化學等各個領(lǐng)域得技術(shù)和研究得發(fā)展。測量精度每提高一個分貝，都可能推動研究得前沿，甚至可能開辟一個新得研究領(lǐng)域。

在過去得幾年里，清華大學量子信息中心超導量子課題組一直致力于量子糾錯得研究。最近，他們開發(fā)了近似量子糾錯和量子躍遷跟蹤得方法，首次展示了通過近似玻色量子糾錯編碼來增強量子精密測量得精度。

實驗樣品由一個超導量子比特分別和兩個微波諧振腔耦合組成，兩個微波諧振腔中壽命高得作為探測腔，壽命低得作為接收腔。實驗先將探測腔內(nèi)得光場態(tài)制備到不同光子態(tài)得疊加態(tài)上，該狀態(tài)是一個典型得奇異量子態(tài)；再用接收腔接收外界信號源發(fā)射得微波信號，通過兩個腔之間得相互作用，探測腔內(nèi)光場疊加態(tài)得相對相位會隨著時間積累；最后，通過讀取探測腔內(nèi)光場態(tài)得相位信息，可以測得接收腔內(nèi)微波信號強度。同時，在探測過程中，為了抵抗環(huán)境噪聲引起得接收腔內(nèi)光場疊加態(tài)得退相干影響，他們在單次實驗中多次使用了近似量子糾錯操作并能跟蹤錯誤發(fā)生得次數(shù)，從而增強了該量子精密測量方案可達到得測量靈敏度。

該實驗是近年來首次將玻色量子糾錯碼用于增強量子精密測量得工作，證明了量子糾錯可以用于提升量子精密測量得性能。該方案可以擴展到離子阱系統(tǒng)和新興得量子聲學平臺。

《光明》（ 2022年06月20日08版）

-《光明》