解決量子運算中最大問題的競賽

量子電腦已經出現，但它們犯了很多錯誤。這可以說是該技術真正發揮作用的最大障礙，但最近的進展表明解決方案可能即將出現。

即使在傳統計算機中也會出現錯誤，但有完善的方法可以糾正這些錯誤。它們依賴冗餘，其中額外的位元用於檢測何時錯誤地將 0 更改為 1，反之亦然。然而，在量子世界中，這更具挑戰性。

量子力學規則禁止在量子電腦中複製訊息，因此必須透過在量子位元組（量子電腦的構建塊）之間傳播訊息並使用僅存在於量子環境中的現象來實現冗餘。這些量子位元組稱為邏輯量子位，找出建構和使用它們的正確方法對於確定如何最好地消除錯誤非常重要。

最近的進展讓研究人員感到樂觀。 「這是糾錯領域的一個激動人心的時刻。理論和實踐第一次真正接觸起來，」他說。 羅伯特·舍爾科普夫 在耶魯大學。

量子糾錯的一個障礙是製造邏輯量子位元所需的量子位元數量很大，這使得完整的量子電腦建造起來既昂貴又具有挑戰性。但 小雨林鵬 中國國際量子學院的教授和他的團隊最近證明情況並非如此。

研究人員發現，只需將兩個超導量子位元與一個小型諧振器組合即可形成一個大量子位，既可以減少錯誤，又可以在錯誤發生時自動標記錯誤。他們更進一步展示瞭如何透過量子糾纏將三個這樣的量子位元組合在一起，以提高運算能力而不存在隱藏錯誤。

所以舍爾科普夫團隊 最近推出 由於量子電腦程式所需的許多操作可以用單一量子位元來執行，並且錯誤率極低，因此在一百萬個量子位元操作中很少會出現一些錯誤。

儘管這種方法會發現許多錯誤，但有用的量子電腦必須擁有數千個邏輯量子位元，這意味著有些錯誤仍然會進入。所以 阿里安‧韋茲維 在新創公司 Quantum Elements 和他的同事測試了一種為邏輯量子位元添加更多錯誤保護的方法，就像在雨傘下穿著雨衣一樣。

關鍵的想法是不要讓任何量子位元閒置足夠長的時間，以免它們失去其獨特的量子特性和衰變。該團隊表明，透過給予無源量子位元額外的電磁輻射“衝擊”，他們可以在邏輯量子位元之間創建迄今為止最可靠的糾纏。

對於一些精確計算來說，如何將物理量子位元組合成邏輯量子位元的精確方法非常重要。 大衛·穆尼奧斯·拉莫 量子計算公司 Quantinum 和他的同事在研究一種確定氫原子可以容納的最低能量的演算法時發現了這一點。在那裡，所需的精確度是如此之高，以至於基本的糾錯方法是不夠的。

據說這種創新對於量子電腦在糾錯程序中的成功或失敗至關重要。 詹姆斯伍頓 在最初的數學量子處。 “我們仍處於研究人員正在了解所有糾錯組件如何組合在一起的階段。” “量子計算機尚無法無錯誤地有效運行，但我們已開始為此奠定工程基礎，”他說。