量子计算领域正在迅速发展,最近备受关注的一个领域是纠错。 众所周知，量子系统难以控制，而且由于环境噪声或硬件不完善，可能会产生误差。 为了解决这个问题，研究人员正在开发新的纠错技术，最近的一些突破利用了量子扰动现象。
量子扰动是指在量子系统中信息被混合或”扰动”的方式。 当允许系统在特定条件下进化时，如应用一组特定的量子门或与其他量子系统的相互作用时，就会发生这种情况。 虽然加扰最初看起来可能是一个纠错的问题，但事实证明，它也可以用于优势。
使用加扰进行纠错的一种方法是”通过数据加扰进行解码”，或 DVD。 这项技术于2019年由加州大学伯克利分校的研究人员首次提出，它涉及故意以可控的方式对量子系统中的数据进行加扰。 这样, 用经典算法可以更容易地检测和纠正错误.
布里斯托尔大学和加利福尼亚大学伯克利分校的研究组最近发表在《物理评论信》上的一篇论文中,展示了如何使用DVD高精度地纠正量子系统中的错误。 研究人员使用了一种特殊的量子态，叫做”猫态”，它是两种不同态的叠加，它们的大小都是宏观的。
猫态被编码在一组三个量子位元中，研究人员应用一系列量子门来扰乱数据。 然后他们使用经典算法来检测和校正错误，并且能够达到超过99%的校正精度。
最近，加州大学圣巴巴拉分校和加州理工学院的研究人员利用加扰纠错技术取得了另一项突破。 研究人员在《自然》杂志上发表的一篇论文中展示了如何利用扰动来保护量子信息免受与环境的相互作用导致信息丢失的去相干。
研究人员使用一种叫做”量子误差抑制”（QES）的技术，它涉及应用一系列量子门，以控制的方式对数据进行加扰。 这种加扰有效地使数据对环境不可见，从而保护它免受去相干性影响。
该团队使用超导量子位测试了他们的方法，并且能够演示对脱相干保护长达20微秒，这比之前的方法有了重大改进。
量子扰动纠错技术的这些突破是量子计算领域令人兴奋的发展。 尽管在大规模应用这些技术之前还有许多工作要做，但它们代表了在建立更强大和更可靠的量子系统方面向前迈出的重要一步。
量子计算的潜在应用非常广泛，包括从药物发现到材料科学到密码学的一切。 然而，为了实现这一潜力，我们必须能够控制和纠正这些系统中的错误。
量子扰动为纠错提供了一种很有希望的新途径，并可能为将来更强大、更可靠的量子计算机铺平道路。 随着这一领域研究的继续进行，我们可以期待在量子计算领域看到更令人兴奋的突破和进步。
