量子计算机“救活”原子

据12月22日科技日报记者张佳欣报道,北京这边传来个好消息。就像咱们用的电脑会死机、突然没反应一样,量子计算机也会“出故障”。这是因为在运算的时候,有时候会丢失那些用来计算的原子,直接把运算给卡住了。不过现在好了,美国有家叫“原子计算”的公司,把它们做的量子计算机给“救活”了。这东西厉害在哪儿呢?就在运行中自己就能修复,直接把原子损耗这个大难题给解决了,为以后研发那种能长时间运行的大家伙儿打下了底子。 研究人员把心思都放在了“中性原子量子计算机”上。这种计算机用中性原子来当那个负责算的量子比特,靠激光束的光镊技术把它们固定在特定的位置。但这种办法其实也有疏漏的时候,就像绳子上的珠子没系牢一样,有的原子可能会从激光陷阱里跑掉。要是这时候正跑着程序呢?那整个运算就停了,毕竟少了一个零件机器没法转。 为了不让这种情况发生,研究团队想了个“分区管理”的法子。他们把这些原子分成了5个不同的区域:一个是放量子比特的“寄存区”,一个是干活计算的“交互区”,还有个是用辅助原子检查错误的“测量区”。除了这些,还有专门存着备用原子的“储备区”,以及从外面补充新原子的“加载区”。 这么搞下来就跟工厂的生产线分车间一样方便。就算哪个车间出了问题跑了一个原子,别的车间照样开工不影响大局。系统一旦发现哪片地方的原子跑没了,立马就能从储备区调个新的过来补上位置,并且把它重置到最低能量状态好马上干活儿。同时那些做完检查的辅助原子也能收回来重置一遍再利用起来,这就相当于边运行边修好了。 为了试这事儿行不行得通,团队让电脑连着跑了41轮自检的重复代码测试。每轮里系统都能像换坏掉的零件那样及时补上丢失的原子,数据运行一点不受影响。研究人员说要是没有这种自我修复的本事,电脑跑不了几轮就会把原子用光没法再用了。 这研究也说明白了一个道理:在量子比特寿命有限的情况下,只要像回收旧零件一样把辅助原子重新初始化并重复利用起来,量子电路也能持续运转下去不休息。