量子飛躍：研究人員實現可靠量子電腦的重大里程碑

研究人員發現了一種方法，可以使該行業更接近更可靠、更強大且不易出錯或不準確的量子電腦。

圖：量子

作為未來量子運算領域的突破，研究人員首次在實際的量子處理器上以容錯方式實現了基本算術運算。換句話說，他們找到了一種方法，讓我們更接近更可靠、更強大、更不易出錯或不準確的量子電腦。

量子電腦利用量子物理學的奇異特性來快速解決經典電腦認為不可能的問題。透過將資訊編碼為量子位元或“量子位元”，它們可以並行執行計算，而不是像普通位元那樣順序執行計算。

然而，量子位極其脆弱且容易出錯。這阻礙了實用量子電腦的發展。容錯能力是充分發揮量子電腦潛力的聖杯。即使量子位元受到各種因素（稱為「雜訊」）的影響，它也可以使量子電腦透過檢測和修正錯誤來可靠地運作。

量子領域中粒子的行為與我們在宏觀經典世界中觀察到的不同。在量子領域，我們無法精確預測亞原子粒子的位置。相反，我們確定它們位置的機率，甚至觀察這些粒子的簡單行為也可以改變它們的狀態。這種固有的不確定性和對觀察的敏感性使雜訊成為量子計算中的重大挑戰。

現在，來自Quantinuum、QuTech 研究所和斯圖加特大學的科學家在容錯量子運算的道路上實現了一個重要的里程碑。他們使用Quantinuum 的H1 量子處理器實現了量子糾錯，以執行容錯的一位加法，一種基本的算術運算。

研究人員利用Quantinuum 的離子阱技術，將量子位元懸浮在電磁場中，使其穩定且持久。正如該計畫的研究論文中所解釋的，他們使用了一種稱為[[8,3,2]] 顏色代碼的量子糾錯碼，將單一邏輯量子位元編碼為8 個物理量子位元。這為檢測和糾正錯誤提供了冗餘。

可以把它想像成讓八個工人做同樣的任務：如果其中一些人犯了錯誤，由於其他人做得對，所以總體結果仍然是正確的。如果只有一名工人在執行這項任務並犯了錯誤，那麼你就不走運了。

值得注意的是，容錯電路的錯誤率僅0.11%，比無保護電路0.95% 的錯誤率低約9 倍。這是容錯量子邏輯運算第一次達到如此低的錯誤率。

這些進步的影響是深遠的。容錯量子運算方法可以為分子模擬、人工智慧、最佳化和網路安全等領域的實用解決方案鋪平道路。

此外，二碲化鈾（UTe2）中不尋常的超導態的發現顯示出使量子電腦更強大的潛力。據媒體報導，這種材料可以使量子位元在計算過程中無限期地保持其狀態，預示著更穩定、更實用的量子電腦的出現。

Quantinuum 的H1 量子電腦已向客戶商用，並在生物學研究、人工智慧、模擬和網路安全等專業研究領域具有潛在應用。