量子计算有多稳？多种纠错技术来“保驾护航”！

【ITBEAR】量子计算机领域的研究正快速推进，然而，量子计算机的稳定性与可靠性问题仍是其投入实际应用的主要障碍。为此，众多科技巨头如谷歌和IBM正竞相研发量子纠错技术，以期为实现稳定可靠的量子计算系统奠定基础。这些公司在量子纠错技术方面取得的一系列突破性成果，不仅揭示了该技术的巨大潜力，也进一步拓宽了量子计算的边界。

传统计算机使用“比特”作为信息处理单元，每个比特只能代表0或1。而量子计算机则使用“量子比特”，它们能同时处于0和1的叠加态，这使得量子计算机在处理某些任务时比传统计算机更快。然而，量子比特极易受到环境噪声的干扰，导致错误频发。

目前，最先进的量子计算机在执行量子运算时，最多只能维持几百次无误差操作。为了实现量子优势，即量子设备能完成普通设备无法完成的任务，这一数字必须提升至百万次甚至数万亿次。科学家们估计，要执行一个具有实用意义的大规模量子算法，量子比特的出错率需控制在1×10-10以下。然而，现有量子计算机的错误率远高于此，这成为量子计算实现其伟大愿景的最大障碍。

为了克服这一挑战，多家公司开始关注逻辑量子比特。逻辑量子比特由物理量子比特通过量子纠缠连接而成，它通过将相同数据存储在不同地方来减少量子计算机的错误。谷歌科学家近期发表论文称，通过向计算机中添加更多物理量子比特来构建逻辑量子比特时，错误不会随着系统的扩大而滚雪球般增长，反而会在达到某个阈值后减少。这一发现为未来实现大规模容错量子计算奠定了坚实基础。

与此同时，微软公司也取得了重要突破。该公司与量子计算公司Quantinuum成功纠缠了12个逻辑量子比特，并创造了有史以来最高的计算保真度。这一突破得益于H2离子阱量子计算机和Azure Quantum量子比特虚拟化平台的结合。微软的量子计算机采用一系列磁捕获的带电粒子，而非谷歌所使用的超导线，使其能够采用一种特殊的量子纠错技术来保护量子信息。

除了构建逻辑量子比特外，科学家们还在探索其他量子纠错技术。例如，美国耶鲁大学的本杰明·布罗克及其同事测试了一种名为玻色编码的纠错技术，该方法巧妙地将错误分布在量子计算机的振动上。亚马逊量子计算团队也展示了另一种名为“范畴量子比特”的玻色编码技术，其错误同样会随着系统的扩大而减少。

尽管量子纠错技术取得了显著进展，但完全容错的量子计算系统仍遥不可及。科学家们需要继续努力探索和创新，以克服量子计算领域的挑战并实现其巨大潜力。