团队将研究可能释放量子计算全部潜力的技术

由维特比工程教授、谢明熙电气与计算机工程系教授丹尼尔·利达尔(Daniel Lidar)领导的量子计算研究团队被评为多学科大学研究计划(MURI)奖的获得者。

这些极具竞争力和抢手的赠款支持对国防部具有战略重要性的领域的基础研究项目。激光雷达的团队将在五年内获得最高6万美元的资金。

激光雷达是南加州大学量子信息科学与技术中心的主任，他将与麻省理工学院和爱荷华州立大学的同事以及SC Solutions公司的量子控制专家Robert Kosut博士以及由Kavan Modi教授领导的澳大利亚独立资助团队合作，研究量子纠错和量子控制。

这些技术有望促进量子计算机的发展，对于某些问题，量子计算机可以比最好的最先进的经典计算机快得多。

“量子计算机有可能解决目前经典计算机无法解决的问题，例如模拟复杂的化学反应或破解现代密码，”Lidar说。“然而，构建实用量子计算机的一个主要挑战是处理错误。

通过研究量子纠错和控制的改进，激光雷达和他的团队旨在克服错误的挑战和量子系统的微妙本质。

最大限度地减少量子计算错误

量子计算中的错误可能来自各种来源，例如环境(热、辐射或磁场)或硬件缺陷。

这些错误可能导致量子比特(量子计算中信息的基本单位)失去其脆弱的量子态或引入不必要的变化，从而可能破坏计算。这就是量子纠错的用武之地。

一种广泛使用的方法是纠错码方法，该方法涉及跨多个“物理”量子比特对单个量子比特的信息进行编码。这些额外的量子位基本上提供了冗余，因此可以在不丢失原始信息的情况下检测和纠正错误。

“想象一下'电话'游戏，其中一条信息被传递到一排人中，”Lidar说。

“如果每个人都只对下一个人耳语，错误很容易蔓延。但是，如果每个人都向共享他们收到的消息的多个邻居重复该消息，那么识别和纠正任何错误就会变得更容易。量子纠错以类似的方式工作，但量子比特和量子相关性称为纠缠，而不是相关的人。

确保量子计算的准确性

激光雷达的团队将研究量子纠错如何与量子控制相交，量子控制涉及操纵量子系统以执行特定任务或计算。量子控制侧重于量子比特的精确控制，以确保所需的量子操作以高精度执行。

“之所以需要量子控制，是因为准确执行量子操作，同时最大限度地减少错误并保持quibits的一致性至关重要，这是保持其量子状态的能力，”Lidar说。

实现精确的量子控制具有挑战性，因为量子系统很容易出错。激光雷达和他的团队将探索如何提高量子控制方法(包括开环和闭环控制)在处理意外错误方面的有效性。

引领潮流

这是激光雷达将领导的第二个MURI奖团队。目前的项目将建立在他在2011年率先获得MUI奖的量子计算研究的结果之上。

Lidar也因其在量子计算方面的开创性工作而获得古根海姆奖学金，他指出，他在南加州大学维特比分校的研究小组与麻省理工学院和爱荷华州立大学的研究人员有着长期的合作，可以追溯到之前的MURI奖，甚至更早的麻省理工学院。

“我们的团队被选为这个奖项令人非常兴奋，”Lidar说。“我们召集了一些全球顶尖人士，在量子纠错和量子控制的交叉领域工作，并长期努力工作，以制定一个有竞争力的提案。我们都非常高兴我们的想法被选中获得资助，我们渴望作为一个团队开始研究它们。

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