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量子電腦（quantum computer）擁有當今超級電腦（supercomputer）也無法比擬的極快運轉速度與效率，然而此技術到目前為止仍無法被大規模的推廣和商業化，其中的一大原因來自於它無法「自我糾正」（self-correct）。與傳統電腦不同，量子電腦沒辦法透過一遍又一遍的複製程式碼資料糾正自身錯誤，因此科學家勢必得找出解決此問題的方法。近期刊登於《自然》（Nature）期刊的一篇研究，說明了哈佛量子運算平臺（Harvard quantum computing platform）解決了量子電腦難以自我糾正的潛力。
 
在過去幾年間，哈佛量子運算平臺建立在一組極冷且由雷射光捕捉的銣（rubidium, Ru）原子陣列上，陣列中的每一顆原子都作為位元（或稱量子位元）存在，具有執行極快速運算的能力。該團隊的創新之處在於他們的「中性原子陣列」（neutral atom array）配置，使原子在計算過程中能透過移動與連接其他原子的方式，動態地改變該陣列中的原子布局，而此動作在物理學領域中又被稱作糾纏（entangling）。
 
針對兩糾纏原子的操作則被稱為雙量子位元邏輯閘（two-qubit logic gates），同時也是量子電腦計算能力的單位。在量子電腦執行一個複雜運算時，通常會需要搭配許多閘操作，但這些閘操作卻十分容易出現錯誤，而錯誤的累積將會使得運算無效。哈佛團隊本次在研究中，則展現了錯誤率極低（少於0.5％）的雙量子位元纏繞閘。過往也有一些其他類型的量子計算平臺，例如超導量子位元（superconducting qubits）和離子捕捉量子位元（trapped-ion qubits）。然而，歸功於哈佛量子運算平臺的龐大系統尺寸、高效的量子位元控制，以及能夠動態性重新配置原子布局的能力，該團隊開發出的自我糾錯方法相較於競爭對手來說仍具有優勢。
 
哈佛大學（Harvard University）團隊成員之一的博士生埃弗里德（Simon Evered）說明，目前團隊已經確定此平臺的物理錯誤率極低，也就是說如果將一群原子全部聚集到邏輯量子位元中，這些經過自我校正的邏輯量子位元錯誤率，可能比單個原子的錯誤率還要低。團隊目前已基於這款運算平臺進行了其他相關研究，此進展也將為量子錯誤的運算糾正和大規模量子計算奠定基礎，未來也期望能開拓量子運算領域的無窮潛力。

 
新聞來源
1. Manning A. (11 October 2023). Self-correcting quantum computers within reach? The Harvard Gazette. https://news.harvard.edu/gazette/story/2023/10/self-correcting-quantum-computers-within-reach-error-correction-entanglement/
2. Evered S., et al. (2023). High-fidelity parallel entangling gates on a neutral-atom quantum computer. Nature, 622 (7982): 268.