量子飞跃：研究人员实现可靠量子计算机的重大里程碑

研究人员发现了一种方法，可以使该行业更接近更可靠、更强大且不易出错或不准确的量子计算机。

图片：量子

作为未来量子计算领域的一项突破，研究人员首次在实际的量子处理器上以容错方式实现了基本算术运算。换句话说，他们找到了一种方法，让我们更接近更可靠、更强大、更不易出错或不准确的量子计算机。

量子计算机利用量子物理学的奇异特性来快速解决经典计算机认为不可能的问题。通过将信息编码为量子位或“量子位”，它们可以并行执行计算，而不是像普通位那样顺序执行计算。

然而，量子位极其脆弱并且容易出错。这阻碍了实用量子计算机的发展。容错能力是充分发挥量子计算机潜力的圣杯。即使量子位受到各种因素（称为“噪声”）的影响，它也可以使量子计算机通过检测和纠正错误来可靠地运行。

量子领域中粒子的行为与我们在宏观经典世界中观察到的不同。在量子领域，我们无法精确预测亚原子粒子的位置。相反，我们确定它们位置的概率，甚至观察这些粒子的简单行为也可以改变它们的状态。这种固有的不确定性和对观察的敏感性使噪声成为量子计算中的重大挑战。

现在，来自 Quantinuum、QuTech 研究所和斯图加特大学的科学家们在容错量子计算的道路上实现了一个重要的里程碑。他们使用 Quantinuum 的 H1 量子处理器实现了量子纠错，以执行容错的一位加法，一种基本的算术运算。

研究人员利用 Quantinuum 的离子阱技术，将量子位悬浮在电磁场中，使其稳定且持久。正如该项目的研究论文中所解释的，他们使用了一种称为 [[8,3,2]] 颜色代码的量子纠错码，将单个逻辑量子位编码为 8 个物理量子位。这为检测和纠正错误提供了冗余。

可以把它想象成让八个工人做同样的任务：如果其中一些人犯了错误，由于其他人做得对，所以总体结果仍然是正确的。如果只有一名工人在执行这项任务并犯了错误，那么你就不走运了。

值得注意的是，容错电路的错误率仅为 0.11%，比无保护电路 0.95% 的错误率低大约 9 倍。这是容错量子逻辑运算第一次达到如此低的错误率。

这些进步的影响是深远的。容错量子计算方法可以为分子模拟、人工智能、优化和网络安全等领域的实用解决方案铺平道路。

此外，二碲化铀（UTe2）中不寻常的超导态的发现显示出使量子计算机变得更强大的潜力。据媒体报道，这种材料可以使量子位在计算过程中无限期地保持其状态，预示着更稳定、更实用的量子计算机的出现。

Quantinuum 的H1 量子计算机已向客户商用，并在生物学研究、人工智能、模拟和网络安全等专业研究领域具有潜在应用。