能自行修复的量子计算机问世

最新一期《物理评论X》杂志报道，美国量子计算机制造商“原子计算”展示了一种在运行中能自行修复的中性原子量子计算机，克服了原子损耗的关键难题，为开发可持续运行的量子计算机奠定了基础，也为量子计算走向更大规模应用提供了新思路。

研究团队提出了“分区管理”的办法，把原子分成5个不同的功能区：寄存区用于存放量子比特，交互区进行计算，测量区用于利用辅助原子检查误差，储备区则放着备用原子，加载区负责从外部补充新原子。这样一来，就好比把工厂的生产线分成几个独立车间，即便某个车间出现故障，其他车间仍能照常运转，不会让整个生产停摆。当“工厂”发现某个原子“跑掉”时，会立即从储备区调出备用原子，放到空缺位置，并将其重置为最低能量状态，使其马上投入运算。同时，完成检查任务的辅助原子也可以被回收，经过重置后重复使用，实现“边运行边修复”。

为了验证这一机制，研究团队让量子计算机运行了一个重复代码，并连续进行了41轮自检。每轮中，系统都能像替换损坏零件一样，及时补上丢失的原子，而数据运行不受影响。研究人员表示，如果没有自我修复功能，系统在几轮运算后就会“耗光原子”，无法继续工作。

这项研究表明，中性原子量子处理器在电路运行中可像“回收零件”一样，重新初始化并重复使用辅助原子，这样在量子比特寿命有限的条件下，量子电路也能连续运转。