陈根容错量子计算机取得新进展

相比传统计算机，量子计算机对外部噪声更敏感，因此其纠错机制更重要。尽管研究人员已在硅量子点中成功地开发了具有高精度量子运算和长信息保留时间的单电子自旋，但量子非破坏保持仍十分困难。

此外，量子不可克隆定理表示，未知的量子态无法进行完全相同的复制过程，需要通过逻辑量子信息分配到多个物理系统的纠缠态来实现冗余。这就需要一套通用的门，用于编码所有算法。

最近，因斯布鲁克大学的研究人员在具有16个被捕获原子的离子阱量子计算机上实现了容错量子计算的一个通用门集，这是首次实现了这项操作。量子门是构建量子计算机的基本单元，实现高保真度的量子门操作是容错量子计算的必要条件。

研究人员在逻辑量子位中准备了一个特殊的状态，并通过纠缠门操作将其传输到另一个量子位来演示T门。在编码过的逻辑量子位中，存储的量子信息得到保护，不会出现错误。但如果不进行计算操作，这些量子位是无用的。因此，研究人员进行了操作，使所需的错误得到检测和纠正，并在编码的逻辑量子位上实现了第一个容错演示的通用门集。

可以说，在容错量子位中，实现基于两个量子位的计算操作难度较大。但该研究在离子阱量子计算机上实现了容错量子计算的通用量子门集，这对于容错量子计算机的发展具有重大意义。目前，研究人员已在量子计算机上证明了该容错计算的所有构建模块。未来，他们计划在容量更大、效率更高的量子计算机上实现这些方法。