奇偶量子计算机使实现复杂算法更容易

量子机器的计算能力目前仍然很低，增加算力仍然是一项重大挑战。物理学家现在提出了一种通用量子计算机的新架构，它克服了这些限制，并可能很快成为下一代量子计算机的基础。

量子计算机中的量子比特（qubits）同时充当计算单元和存储器。因为量子信息无法复制，所以它不能像经典计算机那样存储在存储器中。由于这种限制，量子计算机中的所有量子比特必须能够相互作用。目前，这仍然是构建强大量子计算机的一大挑战。

2015年，理论物理学家沃尔夫冈·莱什纳（Wolfgang Lechner）与菲利普·豪克（Philipp Hauke）和彼得·佐勒（Peter Zoller）一起解决了这一难题，并提出了一种新的量子计算机架构，现在以作者的名字命名为LHZ架构。

奥地利因斯布鲁克大学理论物理系的Wolfgang Lechner回忆道：“这种架构最初是为优化问题而设计的。在这个过程中，我们将体系结构降至最低，以尽可能有效地解决这些优化问题。”

该体系结构中的物理量子位不代表单个比特，而是编码比特之间的相对协调。沃尔夫冈·莱什纳解释道：“这意味着并非所有量子比特都必须相互作用。”

与他的团队一起，他现在已经证明了这种宇称概念也适用于通用量子计算机。

奇偶校验计算机可以在单个量子位上执行两个或多个量子位之间的操作。沃尔夫冈·莱什纳团队的迈克尔·费尔纳解释道：“现有的量子计算机已经在小规模上很好地实现了这种操作。然而，随着量子比特数量的增加，实现这些门操作变得越来越复杂。”

在《物理评论快报》和《物理评论A》的两篇出版物中，因斯布鲁克的科学家们现在表明，奇偶校验计算机可以，例如，执行量子傅里叶变换——许多量子算法的基本组成部分——计算步骤明显更少，因此速度更快。Fellner解释道：“我们架构的高度并行性意味着，例如，众所周知的用于分解数字的Shor算法可以非常高效地执行。”

新概念还提供了硬件高效纠错。因为量子系统对干扰非常敏感，量子计算机必须不断地纠正错误。必须投入大量资源来保护量子信息，这大大增加了所需的量子比特数。

同样是因斯布鲁克研究团队成员的阿内特·梅辛格和基利安·恩德表示：“我们的模型采用两阶段纠错，其中一种错误（比特翻转错误或相位错误）是由所使用的硬件防止的。”

在不同的平台上已经有了初步的实验方法。梅辛格和恩德说：“另一种错误可以通过软件检测和纠正。这将使下一代通用量子计算机能够以可控的努力实现。”