你在这里
项泽亮教授课题组提出新型玻色量子纠错码
中山大学物理学院项泽亮教授课题组携手中科大邹长铃教授课题组，突破传统量子纠错编码范式，首次提出并定义了一类新型的广义数-相位晶格玻色量子纠错码。他们发掘了可作为独立量子纠错资源的“数-相位涡旋”结构，搭建了完整的量子纠错方案。经模拟验证，其性能超越现有玻色码的纠错性能，在量子信息传输中展示出卓越优势。
量子计算属于国家战略性重点科研方向，也是量子物理学的重要研究方向和未来应用之一。但其极易受环境噪声干扰导致退相干，而量子纠错码是保障计算可靠性的核心工具。与传统多量子比特编码不同，单模玻色系统具备无限维度的希尔伯特空间，在硬件效率方面具有显著优势。
研究人员基于玻色量子系统，跳出传统坐标、动量空间局限，首次将玻色模式的“数”与“相位”作为编码变量，构建出新型具有二维晶格点阵的突破性玻色量子纠错码架构（广义数-相位晶格编码，第一种国内提出的玻色量子纠错码）。微小的相位旋转错误和少光子丢失或增加可以视为数-相位空间中的微小位移。不超过码距一半的错误位移可以被识别并纠正。
根据晶格对称性，研究人员分析了矩形、斜方、菱形晶格的数-相位晶格码，发现矩斜方晶格和菱形晶格编码等全新量子纠错码的激发数和相位变量（具有周期性）相互关联，表现出“数-相位涡旋”特性：光子数偏移会引发可检测的离散相位旋转，由相位测量即可识别错误而无需传统的激发数宇称测量。该 “数-相位涡旋”结构可作为独立量子纠错资源，并发展新型纠错机制。
根据数-相位晶格编码的特点，研究人员建立了通用纠错流程，实现从测量、反馈到恢复的一体化纠错架构。通过模拟对比三种不同晶格类型的“数-相位码”的纠错能力，发现菱形结构编码在同时利用激发数宇称与涡旋特性时，纠错性能更为卓越。此外，该方案适配量子中继器单向量子通信协议，模拟显示，采用菱形编码后发送距离相较传统二项式码、猫态码几乎提升一倍，大幅拓展量子通信潜能。
该成果首次构建了面向数-相位空间的波色量子纠错理论，统一了编码框架，创新了纠错资源，增强了应用潜力，将为实用化容错量子计算与远距离量子通信注入强劲驱动力。研究成果以“Generalized number-phase lattice encoding of a bosonic mode for quantum error correction”为题发表在国际著名期刊《Nature Communications》上。我院博士生胡东龙为第一作者，中国科学技术大学邹长铃教授和中山大学项泽亮教授为通讯作者。该工作得到了国自然基金面上项目和量子科技创新项目支持。