量子实验使最多100个量子比特的系统从混沌走向有序

来自罗格斯大学、IBM及合作机构的研究人员，利用最多100个量子比特，将一个刻意设置为混沌状态的量子系统引向有序状态。量子比特是量子计算机的基本单元。他们在处理器持续运行时实现了反复测量和反馈，检验了构建更可靠机器所需的一项重要能力。

这项研究于10月9日发表于《自然·物理学》，使用了IBM的Quantum Heron处理器。团队交替执行两类操作：一类在相邻量子比特之间扰乱信息；另一类先测量、再重置，将选定量子比特推向指定状态。规模最大的电路包含约5,000次连接成对量子比特的操作，以及约5,000次重置。

当扰乱操作占主导时，系统保持混沌状态。一旦控制操作足够频繁，系统就会急剧转向有序。研究人员测试的系统规模越大，这一转变就越明显，与其理论预测相符。

这里的区别很重要：这还不是通过纠错来保护计算的演示。将量子比特重置为指定状态，与保存有用的量子信息并不相同；后者很容易受到干扰和不完美操作的破坏。

实验表明，现有硬件能够在规模相当大的量子系统中协调数千次操作、测量和重置。如何将这种反馈能力与在整个计算过程中保护信息的方法相结合，仍是未来研究的任务。