东京大学、约翰内斯·古腾堡大学迈因茨分校和奥洛穆茨大学的研究人员通过展示一种构建量子计算机的新方法，在光子量子计算领域取得了重大进展。与传统方法不同，传统方法依赖于单个光子作为物理量子比特，这种新颖技术利用多光子组成的激光产生的光脉冲，提供了改进的纠错能力。
该团队的开创性研究发表在《科学》杂志上，介绍了通过单个光脉冲实现的逻辑量子比特的概念。通过将激光脉冲转换为量子光学状态，研究人员实现了固有的纠错能力。这意味着错误可以立即纠正，消除了个别光子之间复杂交互的需求。
“我们只需要一个单独的光脉冲就能获得稳健的逻辑量子比特，”迈茨大学的Peter van Loock教授解释道。在这种新颖的方法中，一个物理量子比特已经等同于一个逻辑量子比特，代表了量子计算中的一个显著而独特的概念。尽管东京大学的实验未达到所需的错误容忍度，但它清楚地展示了利用最先进的量子光学方法将非普遍可纠正的量子比特转化为可纠正的量子比特的潜力。
与其他现有的量子计算技术相比，光子方法具有几个优势。与需要极低温度的超导固态系统不同，基于光子的系统在室温下运行。此外，光子固有地以高速运行，可以实现更快的计算。然而，挑战在于防止量子比特损失和其他错误，这可以通过将多个单光子光脉冲耦合形成逻辑量子比特来实现。
虽然功能性量子计算机的发展仍面临一些障碍，例如需要大量的物理量子比特，但这项创新研究为量子计算的未来打开了新的可能性。通过充分利用激光产生的光脉冲的潜力，科学家们离实现可靠和可扩展的量子计算系统又近了一步。
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