多模式编码的玻色子量子比特技术问世

科技日报讯 （记者张梦然）加拿大量子计算初创公司Nord Quantique宣布开发出一种基于多模式编码的玻色子量子比特技术，为大幅减少量子纠错所需的物理量子比特数量提供了可行路径。这标志着行业向实现大规模、低能耗量子计算迈出了坚实一步。相关研究成果发表于最新一期《自然》杂志。

该技术采用了一种名为Tesseract代码的高级玻色子编码方案，能够同时防护多种常见类型的错误，包括位翻转、相位翻转和控制误差。与传统单模式编码不同，这种新方法还能检测到“泄漏错误”，即量子信息逸出的编码空间，从而显著提升系统的稳定性。

在演示中，团队过滤掉不完美的运行过程，每轮丢弃约12.6%的数据。结果显示，在32次纠错周期内，量子信息未出现可测量的衰减，展现出极高的稳定性。此外，随着更多模式的引入，Tesseract代码还能在量子纠错能力上带来进一步提升，成为未来高效容错量子计算的重要基础。

目前，量子纠错是整个行业面临的核心挑战之一。传统方法依赖大量物理量子比特来构建冗余，导致系统体积庞大、能耗高、控制复杂。而多模式编码技术通过在一个逻辑量子比特中使用多个谐振腔模式进行编码，每个模式代表不同频率，在不增加量子比特数量的前提下提供更强的保护。不仅如此，团队还可以通过调节每个模式中光子的数量来增强对量子信息的保护，进一步优化纠错性能。

从实际应用看，一台配备1000多个逻辑量子比特的量子计算机，其占地面积约20平方米，足以集成进现代数据中心。以破解RSA-830加密为例，在1MHz频率下，该系统可在一小时内完成任务，功耗约为120千瓦时。相比之下，传统高性能计算系统需要9天时间，消耗高达28万千瓦时。

团队指出，全新编码方法是解决量子纠错难题的一种高效策略，预计到2029年，首台具备100多个逻辑量子比特的实用型量子计算机将正式问世。