康奈尔大学的研究人员在量子计算中发现了一个"量子自旋玻璃"状态为纠错提供见解并揭示量子算法中的隐藏指令，有可能导致新的量子态分类和量子计算的进步。
在微观层面上，窗玻璃表现出奇妙的混合特性。 它的原子像液体一样无序，但它们具有固体的刚性;当一个力施加到一个原子上时，它会影响所有其他原子。 物理学家用这个比喻来描述一种叫做"量子自旋玻璃"量子计算机中的量子力学比特（量子比特）表现出无序性（具有看似随机的值）和刚性（当一个量子比特翻转时，所有其他量子比特也是如此）。 康奈尔大学的一组研究人员在进行一项研究项目时意外发现了这种量子态的存在，以进一步了解量子算法和量子计算纠错的相关新策略。
测量量子粒子的位置会改变其动量，反之亦然。 同样，对于量子比特，在测量时，有些量会相互变化。 我们发现这些不相容测量的某些随机序列导致了量子自旋玻璃的形成"康奈尔大学艺术与科学学院（A&S）物理学教授埃里希·穆勒（Erich Mueller）说。 "我们工作的一个含义是，某些类型的信息在量子算法中自动受到保护，这些算法与我们的模型具有相同的特征。 "
该研究最近发表在《物理评论B》上。 第一作者是物理学博士生Vaibh** Sharma。
化学助理教授简朝明是Mill的合著者。 这三人都在康奈尔大学的原子和固体物理实验室（LASSP）从事研究工作。 这项研究得到了艺术与科学学院新前沿**的资助。
夏尔马 他说"我们试图理解量子算法的一般特征——超越任何特定算法的特征。 我们发现这些普遍特征的策略是研究随机算法。 我们发现某些算法类别会导致隐藏'旋转玻璃'次序。 我们现在正在寻找其他形式的隐藏秩序，并认为这将为我们带来一种新的量子态分类法。 "
随机算法是一种将一定程度的随机性作为算法的一部分的算法，例如，使用随机数来决定下一步该做什么。
量子纠错的进展。
穆勒的 2021 年新前沿拨款提案"自主量子子系统纠错"其目的是通过开发一种新的策略来纠正由环境噪声引起的量子处理器错误（即任何干扰量子计算机量子比特的东西，例如宇宙射线或磁场，破坏信息），从而简化量子计算机架构。
穆勒说，经典计算机系统的位受到纠错码的保护;信息是复制的，所以如果某位"空翻"，您可以检测到它并修复错误。 "为了让量子计算在现在和将来发挥作用，我们需要找出以同样的方式保护量子比特的方法。 纠错的关键是冗余。 如果我发送三个位的副本，您可以通过比较位来判断是否存在错误。 我们借用密码学的语言来讨论这种策略，并称其为重复比特的集合'密码'。"
当Müller和他的团队发现自旋玻璃顺序时，他们正在研究一种使用多个编码字来表示相同信息的一般方法。 例如，在子系统中，位"1"可能有 4 种不同的存储方式和 001。 量子子系统中的额外自由度**简化了检测和纠正错误的过程。
研究人员强调，当他们开始研究时，他们并没有简单地试图为错误制定更好的保护方案。 相反，他们正在研究随机算法，以了解所有此类算法的一般特征。
穆勒说"有趣的是，我们发现了一个非凡的结构。 最引人注目的是这种旋转玻璃刻度的存在，这表明有一些额外的隐藏信息漂浮在周围，应该以某种方式用于计算，尽管我们还不知道如何使用它。 "
参考文献 Vaibh** Sharma、Chao-Ming Jian 和 Erich J穆勒，2023 年 7 月 31 日，物理评论 B"二维 Bakken-Shaw 电路中随机测量的子系统对称性、自旋玻璃阶数和临界性"。
doi: 10.1103/physrevb.108.024205
编译**：scitechdaily