AliceBob的科学顾问MichelDevoret希望帮助公司在量子领域探索中走得更远(图片来源:网络)
来自法国的量子计算初创公司AliceBob(以下简称AB)建立在这样一种哲学之上:在量子比特设备的选择上,量子比特数量少同时错误也较少的设备,要优于量子比特数量多但是错误也更多的设备。
这是一个质量大于数量的案例。
现在,该公司正在寻求超导量子计算的创始人之一,耶鲁大学应用物理学教授MichelDevoret的帮助,他与AB公司的质量优先的理念一致。该公司宣布Devoret将担任Alice和Bob的科学顾问。
Devoret表示:“作为超导量子比特的创始人之一,我非常期待看到这项技术被推到最大的可能性。”
超导量子科学先驱MichelDevoret(图片来源:网络)
Devoret说,他之所以作为顾问加入该团队,是因为他希望看到量子科学产生有助于人们的实际应用。
“作为超导量子比特的创始人之一,我非常期待看到这项技术被推到最大的可能性,”Devoret说,他毕业于巴黎国立高等电信学院,于年从巴黎大学获得博士学位。“能帮助工业和实验室走得更远的事情——我都会做。很高兴有应用行业对这个研究领域感兴趣。我认为当这种情况发生时,科学发现的有效性就得到了真正验证。”
他说,这与超导从实验室进入现实世界的过程有相似之处。
“当付诸实用后,才意味着你真正了解了有关的基础科学发现。”他说。“让我们以超导现象为例。您现在可以在计算机模拟中看到这种现象。当你做电子相互作用的模拟时,它们会告诉你某个电子的相位处于超导状态。但当你真正造出一台核磁共振成像机,或者超导被用于其他大规模应用,比如脑电图,测量大脑内部的微小电流时,超导现象才彻底被你所掌握。”
量子能有什么用?
(图片来源:网络)
Devoret说,很多先进科学技术的应用往往难以预测。然后,现在的量子计算就好像十九世纪的电一样,后来人们对电的利用大大超越了早期发现者的想象。
“想想电在一开始的时候,例如十九世纪中期,”Devoret说。“法拉第在皇家学会举办电和磁的讲座时,人们总是会问他电有什么用。当时没有电梯,也没有电动火车。他给出了一个绝妙的回答,“一个婴儿能有什么用?”。我们今天认为电是一门实用的科学,但在过去,在十八世纪到十九世纪中叶,它就是一个纯粹的物理学术领域。”
Devoret被认为是研究超导量子计算的先驱。他在加州大学伯克利分校的约翰·克拉克实验室度过了两年博士后的时间,研究了宏观量子隧道效应和能级量子化,然后在巴黎萨克雷大学继续研究量子力学电子学。
量子计算的隐藏好处
Devoret补充说,他之所以有兴趣投身于新兴的量子行业,还有另一个原因。他说,“构建和编程量子计算机,这一努力还具有隐藏的价值,通过定期使用这些设备并与量子科学互动,人们将不断增加对量子力学以及自然本身的了解。尽管这些学术价值并不会出现在公司的资产负债表或初创公司的估值中。
“我认为量子计算机的迷人之处,在于它可以像其它量子学习工具一样教你量子力学,它的优势在于你可以在可控的规模上练习量子行为,”Devoret说。“你可以‘看到’量子,不是作为数学方程式,也不是作为一段数学,而是作为非常实际的东西。”
AB的首席执行官ThéauPeronnin表示,Devoret的对于量子技术的愿景,以及他提高量子比特保真度的工作,深深鼓舞了公司和他的联合创始人。
Peronnin说:“我们刚刚进入了一个新的时代,这个时代的思维方式发生了根本性的改变,所以我们需要一个能带来资源的伙伴,无论是资金还是人力方面,以便于我们继续开发量子技术,并将其实用化。我们一定会沿着这种提高量子比特保真度的理念,并尝试从根本去解决错误率问题,而不是简单的的扩大量子比特数规模。”
Peronnin表示,获得Devoret的帮助不仅可以加强公司的科学基础,而且这种关系还将有助于通过更有效的编码来简化量子纠错。
“首先,我们必须承认Devoret是提高量子比特正确率的关键,但它比猫量子比特更具有意义,猫量子比特只是新一代量子比特的冰山一角。”Peronnin说。“在Devoret的小组中,除了纠错之外,还有其他的实验。所以从公司角度来说,这意味着对科学传统和愿景的强烈认可。这就是为什么我们非常自豪能够邀请到Devoret加盟。我们希望这件事能激励年轻的物理学家加入我们,在尝试真正深入研究复杂性之前,先尝试简化量子计算机。”
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猫量子比特
Peronnin提到的“猫量子比特”,因量子科学史上最著名的思想实验——“薛定谔的猫”而得名,同时也是AB公司技术方案的关键。Devoret和他的团队率先使用了猫量子比特,并于年在《科学》杂志上发表了第一个实验演示。
一般的量子比特可以在量子叠加之间随机翻转,这需要进行纠错才能理清。引入纠错方法只会增加更多的冗余,因为每构造一个逻辑量子比特就需要更多的物理量子比特来纠错。
然而,一个猫量子比特在单一的电子电路中使用两种状态的叠加来编码有效的量子比特,例如超导或微波谐振器,振荡的相位对应于猫量子比特的两种状态。Devoret把它比作荡秋千。
“你让振荡器的状态指向一个方向,就像一个秋千摆向一端,”Devoret说。“想象一下秋千来回摆动。现在你可以想象秋千处于两种运动状态的叠加,在垂直方向上有两个相反的角度。所以,不是一个摆动来回摆动,而是一半在来回摆动,另一半也在来回摆动。你可以在量子力学中做到这一点,因为物体可以同时处于两个不同的位置。在猫量子比特中,这种运动就是超导谐振器中所发生的振荡。”
该方法有个优点。它既能快速控制量子,又有容错的稳健性。这使其成为更稳定的量子信息处理平台。
学术成就
Devoret的研究小组还取得了其他几项科学成果,包括量子隧穿时间的测量、单电子泵的发明、原子价对单个原子电导的影响、首次观察到人造原子的拉姆齐条纹并进行测量等。最近,他的团队使用他们开发的用于检测单个微波量子的放大器,实现了对量子比特的完整量子误差校正。
Devoret也是约翰·斯图尔特·贝尔奖的获得者,他于年与RobSchoelkopf共同获得该奖。年,他与JohnMartinis、RobSchoelkopf一起被授予弗里茨伦敦纪念奖。
编译:王少双
编辑:王珩