窗户玻璃，在微观层面上，显示出一种奇怪的混合特性。像液体一样，它的原子是无序的，但像固体一样，它的原子是刚性的，所以施加在一个原子上的力会导致所有原子都运动。
这是物理学家用来描述一种被称为“量子自旋玻璃”的量子状态的类比，在这种状态下，量子计算机中的量子力学比特(量子位)既表现出无序(取看似随机的值)，也表现出刚性(当一个量子位翻转时，所有其他量子位也会翻转)。康奈尔大学的一个研究小组在进行一个研究项目时意外地发现了这种量子态的存在，该项目旨在了解更多关于量子算法的知识，以及与之相关的量子计算纠错的新策略。
“测量量子粒子的位置会改变它的动量，反之亦然。同样，对于量子位来说，当它们被测量时，它们的数量会相互改变。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，”艺术与科学学院(A&S)物理学教授埃里希·穆勒说。“我们工作的一个含义是，某些类型的信息在量子算法中被自动保护，这些算法与我们的模型具有相同的特征。”
《二维培根-肖尔电路中随机测量的子系统对称性、自旋-玻璃序和临界性》发表在7月31日的《物理评论b》上，主要作者是物理学博士生Vaibhav Sharma。
物理学助理教授简朝明(A&S)与穆勒共同撰写了该论文。他们三人都在康奈尔大学原子与固体物理实验室(LASSP)进行研究。
“我们正试图了解量子算法的一般特征——超越任何特定算法的特征，”夏尔马说。“我们揭示这些普遍特征的策略是研究随机算法。我们发现某些类型的算法会导致隐藏的“自旋玻璃”顺序。我们现在正在寻找其他形式的隐藏秩序，并认为这将导致我们对量子态的新分类。”
随机算法是那些将一定程度的随机性作为算法一部分的算法。，随机数字来决定下一步做什么。
穆勒为2021年新前沿拨款提出的“自主量子子系统纠错”提案旨在通过开发一种新策略来纠正由环境噪声引起的量子处理器错误，从而简化量子计算机架构。环境噪声是指任何因素，如宇宙射线或磁场，都会干扰量子计算机的量子位，破坏信息。
穆勒说，传统计算机系统的比特是由纠错码保护的;信息被复制，这样如果一个比特“翻转”，您就可以检测到它并修复错误。“为了使量子计算在现在和未来可行，我们需要想出以同样的方式保护量子比特的方法。”
“纠错的关键是冗余，”穆勒说。“如果我发送一个比特的三个副本，你可以通过相互比较来判断是否有错误。我们借用密码学的语言来讨论这种策略，并将重复的比特集称为'码字'。”
当穆勒和他的团队发现玻璃自旋顺序时，他们正在研究一种泛化方法，即使用多个码字来表示相同的信息。例如，在子系统代码中，位“1”可能以4种不同的方式存储:111;100;101;和001年。
“人们在量子子系统代码中拥有的额外自由简化了检测和纠正错误的过程，”穆勒说。
研究人员强调，当他们开始这项研究时，他们不仅仅是想要产生一个更好的错误保护方案。相反，他们正在研究随机算法，以了解所有这些算法的一般性质。
“有趣的是，我们发现了非平凡结构，”穆勒说。“最引人注目的是这种自旋玻璃顺序的存在，这表明有一些额外的隐藏信息漂浮在周围，这些信息应该可以以某种方式用于计算，尽管我们还不知道如何使用。”
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