在量子計算機中，量子比特（qubits）同時充當計算單元和存儲器。量子信息不能像傳統計算機那樣被儲存在存儲器中，因為它不能被複製。由於這一限制，量子計算機的量子比特必須都能相互作用。這仍然是開發強大的量子計算機的一個重要障礙。

為了克服這個問題，理論物理學家沃爾夫岡-利希納與菲利普-豪克和彼得-佐勒一起，在2015年提出了一個新的量子計算機架構。這種架構現在被稱為以作者名字命名的LHZ架構。

“這個架構最初是為優化問題而設計的，”奧地利因斯布魯克大學理論物理系的沃爾夫岡-利希納回憶說。”在這個過程中，為了盡可能有效地解決這些優化問題，我們將架構縮減到最小。”

該架構中的物理量子比特編碼了比特之間的相對協調，而不是代表單個比特。”這意味著不是所有的量子比特都必須相互作用了，”沃爾夫岡-萊希納解釋說。與他的團隊一起，他現在已經證明這種奇偶性概念也適用於通用量子計算機。

該團隊由Wolfgang Lechner（右）領導。Kilian Ender, Anette Messinger和Michael Fellner（左起）。資料來源：Erika Bettega (ParityQC)

複雜的操作被簡化

奇偶性計算機可以在單個量子比特上進行兩個或多個量子比特之間的操作。”現有的量子計算機已經在小範圍內很好地實現了這樣的操作，”沃爾夫岡-萊希納團隊的邁克爾-費爾納解釋說。”然而，隨著量子比特數量的增加，實現這些門操作會變得越來越複雜。”

在《物理評論快報》和《物理評論A》的兩篇文章中，因斯布魯克的科學家們現在表明，例如，奇偶性計算機可以執行量子傅里葉變換–許多量子算法的一個基本構件–計算步驟明顯減少，從而更快。

費爾納解釋說：”我們架構的高度並行性意味著，例如，著名的肖爾數字因式分解算法可以非常有效地執行。”

雙階段糾錯

新概念還提供了硬件有效的錯誤糾正。由於量子系統對乾擾非常敏感，量子計算機必須不斷地糾正錯誤。必須投入大量的資源來保護量子信息，這大大增加了所需的量子比特的數量。

同為因斯布魯克研究小組成員的阿內特-梅辛格和基里安-恩德說：”我們的模型以兩階段糾錯方式運行，一種類型的錯誤（比特翻轉錯誤或相位錯誤）被使用的硬件所阻止。在不同的平台上已經有了初步的實驗方法。”

Messinger和Ender說：”另一種類型的錯誤可以通過軟件檢測和糾正。這將使下一代通用量子計算機以可管理的努力得以實現。由Wolfgang Lechner和Magdalena Hauser共同創立的衍生公司ParityQC已經在因斯布魯克與來自科學界和工業界的合作夥伴就新模型的可能實施進行合作。”