高维空间编码的集群状态。图片来源：Nature Photonics （2024）。DOI： 10.1038/s41566-024-01524-w

耶路撒冷希伯来大学 Racah 物理研究所的 Yaron Bromberg 教授和 Ohad Lib 博士最近发表在《自然光子学》上的一项研究通过他们对基于光子测量的量子计算的研究，在推进量子计算方面取得了重大进展。

这种方法有可能克服量子计算中的一些具有挑战性的障碍，通过使用高维空间编码生成大型集群状态，提供更具可扩展性和资源效率的解决方案。

量子计算机在生成计算所需的大型集群状态方面面临着一个重大障碍。标准方法认为，随着光子数量的增加，检测概率呈指数级下降。

Bromberg 教授和 Lib 博士的研究通过空间编码对每个光子内的多个量子比特进行编码来解决这个问题。这种创新方法已成功以 100 Hz 的频率生成了超过 9 个量子比特的簇态，这是该领域的一项了不起的成就。

此外，研究人员还证明，这种方法通过在同一光子中编码的量子比特之间实现瞬时前馈，大大缩短了计算时间。这一突破为资源效率更高的量子计算打开了大门，有可能带来能够处理复杂问题的更快、容错的量子计算机。

Bromberg 教授评论道：“我们的结果表明，使用高维编码不仅可以克服以前的可扩展性障碍，还可以为量子计算提供一种实用且有效的方法。这代表了一个重大的飞跃。

Lib 博士补充道：“通过解决可扩展性和计算持续时间问题，我们为基于测量的量子计算铺平了一条新的前进道路。量子技术的未来变得更近了。

这项研究标志着通过光子学实现量子计算全部潜力的重要里程碑。

更多信息：Ohad Lib 等人，具有高维簇态的资源高效光子量子计算，Nature Photonics（2024 年）。DOI： 10.1038/s41566-024-01524-w

期刊信息： Nature Photonics