量子纠错与错误缓解 II | CQCC2024专题论坛

袁骁博士于2012年在北京大学获得物理学学士学位，于2016年在清华大学获得物理学博士学位。他于2017年在中国科学技术大学担任助理研究员，2017年到2019年在牛津大学做博士后，2019年到2020年在斯坦福大学做博士后。目前，他担任北京大学前沿计算中心助理教授。袁骁博士的研究领域包括量子计算和量子信息基础理论。

孙麓岩，清华大学长聘教授，毕业于浙江大学物理系，在美国马里兰大学（College Park）获得博士学位。之后，作为博士后来到耶鲁大学，开始基于超导电路的量子计算实验研究。2013年9月加入清华大学，组建超导量子计算实验室，继续从事超导量子计算的实验研究。研究兴趣主要包括量子反馈、量子纠错、量子控制和量子精密测量等。承担科技创新2030课题、科技部国家重点研发计划课题和自然科学基金委项目，包括国家杰出青年科学基金项目等。

报告主题：基于玻色模式的量子信息处理

摘要：玻色模式是最基本且不可或缺的物理系统，具有无限大的希尔伯特空间，允许冗余信息编码，且易于与其他不同物理系统接口。因此，它们被广泛应用于量子信息处理中，包括量子计算、量子通信、量子模拟和量子计量。我将介绍我们在基于玻色模式的量子信息处理方面的进展，包括超过量子纠错盈亏平衡点，通过量子纠错保护两个逻辑量子比特之间的量子纠缠，以及分布式量子计算方面的进展。

蔡臻禹，牛津大学圣约翰学院独立研究员（Fellow）。在剑桥大学三一学院获得物理学学士和硕士学位，并于牛津大学获得量子技术博士学位。他主要研究量子纠错的实际应用和硬件架构实现以及量子错误缓解。在国际主流期刊发表多篇论文，其中包括量子错误缓解领域的第一篇 Reviews of Modern Physics综述，也曾在TQC, QCTiP, APS March Meeting等国际会议做邀请报告。

报告主题：量子错误缓解的近期发展

摘要：量子计算机有革新各种计算任务的潜力，但在那之前，我们必须解决由于不完美的操作和不受控制的外部相互作用而导致的计算错误。量子纠错需要高质量的量子比特操作和较高的量子比特开销，所以它距离全面实现还有一定的距离。这激发了量子错误缓解领域的研究，该领域适用于我们现有的含噪声中等规模量子计算机，并有望在量子比特数量仍然有限的早期容错时代发挥重要作用。本报告将概述量子错误缓解，之后详细介绍报告人小组最近开发的一些量子错误缓解技术。

倪孝彤，粤港澳大湾区（广东）量子科学中心副研究员，主要从事容错量子计算、机器学习、超导量子计算等方面研究。他之前于阿里巴巴量子实验室担任研究员与技术骨干，负责在超导芯片上实现容错量子计算。在NPJ QI，Quantum，Physical Review A, Journal of Mathematical Physics, New Journal of Physics，PRL， Nature Computational Science等期刊发表10余篇论文，为PRL等多个杂志担任审稿人，并获量子计算中美专利授权若干项。在量子计算顶会QIP，QEC做过口头报告。组织和教授了国内首次容错量子计算暑期学校。

报告主题：容错量子计算实现的进展

摘要：容错量子计算为在量子计算机上执行任意算法提供了可行途径。然而，目前受限于各实验平台的错误率，实验中展示的量子纠错通常仅能在盈亏平衡点附近。本报告将首先总结当前现状，并探讨主要的改进方向。接着，我们将阐述模拟器在评估和设计容错计算方案中的重要性及其面临的挑战。最后将以超导量子芯片为例，展示量子纠错的模拟过程，并介绍梯度优化软件包SuperGrad。 

曾威磊本科毕业于上海交通大学，于加州大学河滨分校获得物理学博士学位，师从Leonid Pryadko。随后在杜克大学量子中心Ken Brown组开展博士后工作，2021年回国担任之江实验室智能超算研究中心高级研究专员至今。他曾工作于加拿大光量子公司Xanadu、贝尔实验室、鹏城实验室等单位。他研究量子纠错和容错量子计算理论，包括量子纠错码的编码与解码、容错阈值，含噪量子线路模拟等，在PRL等杂志上发表数篇文章，并获得国家青年科学基金等项目资助。

报告主题：基于量子LDPC码实现多逻辑比特编码

摘要：实现容错量子计算需要解决量子系统中的噪声问题。量子纠错码把少量逻辑比特编码在物理比特上，并以特定的测量和解码对噪声进行检测和纠正，使得逻辑比特有超出物理比特的保真度和相干时间。目前的实验进展已经从一两个逻辑比特飞跃到十几个逻辑比特。本报告将讨论增加逻辑比特的难点，以及基于高编码率的量子LDPC码与有限量子计算硬件资源之间的适配。本报告将讨论多个纠错码，包括基于双自行车码实现12个逻辑比特，以及基于子系统乘积码实现稀疏测量和快速解码等。