Quantenfehlerkorrektur (QEC) ist eine Reihe von Techniken, die Quanteninformation vor Fehlern durch Dekohärenz, Gatterunvollkommenheiten und Messrauschen schützen. Die zentrale Herausforderung besteht darin, dass die Messung eines Qubits zur Fehlerprüfung dessen Zustand kollabieren lässt. QEC löst dies, indem es ein logisches Qubit über viele physische Qubits hinweg kodiert und Ancilla-Qubits für Syndrommessungen verwendet, die Fehlerinformationen offenbaren, ohne die kodierten Daten zu stören. Der Surface Code ist der populärste QEC-Code: Er kodiert 1 logisches Qubit in ~1000 physischen Qubits und kann Fehler unterhalb einer Schwelle von ~1 % korrigieren. Fehlertolerantes Quantencomputing (FTQC) erfordert QEC, um Algorithmen mit beliebig niedrigen Fehlerraten auszuführen. Aktuelle NISQ-Geräte verfügen aufgrund des erforderlichen Overheads nicht über vollständige QEC. Der Fortschritt in Richtung FTQC ist ein aktives Forschungsgebiet bei IBM, Google und Microsoft.
Verwandte Begriffe
Dekohärenz
HardwareDer Verlust von Quanteneigenschaften, wenn ein Qubit mit seiner Umgebung wechselwirkt.
Fidelität
MetricsEin Maß (0 bis 1) dafür, wie nahe eine tatsächliche Quantenoperation oder ein Quantenzustand am idealen Ziel liegt.
NISQ
HardwareNoisy Intermediate-Scale Quantum — Geräte mit 50–1000 Qubits ohne vollständige Fehlerkorrektur.
Ancilla-Qubit
FundamentalsEin Hilfs-Qubit, das als Helfer in Quantenberechnungen verwendet wird, oft zur Fehlererkennung oder für Phase Kickback.