文｜陈根

随着科技的发展，量子计算机的研究已成为热点，包括中国在内的许多国家已经在该领域提出远景规划。约翰·霍普金斯大学科学家曾在《物理评论快报》一项研究中称：先进的容错量子计算机可能比科学家预测的更接近普及。

但就实际而言，量子计算机最突出的优势是可以对数据进行同时处理计算，可其发展瓶颈也很明显，例如目前量子比特数不够多，纠错容错技术有待完善，这些因素都大大限制了量子计算的普及应用。

具体来说，量子计算机对外部噪声非常敏感，因此纠错至关重要。到目前为止，虽然研究人员已成功在硅量子点中开发了具有长信息保留时间和高精度量子运算的单电子自旋，但是事实证明，量子非破坏测量是十分困难的。

而且，量子不可克隆定理表明，对任意一个未知的量子态进行完全相同的复制的过程不可实现，需要通过将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，对所有算法进行编程。

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。如何检验实际制备的量子门保真度是否达到要求是实现容错量子计算首先要解决的问题。因此，近日有研究人员通过在逻辑量子位中准备一个特殊的状态，并通过纠缠门操作将其传送到另一个量子位来演示了T门。

另外，在编码的逻辑量子位中，存储的量子信息受到保护不易出错。但是如果没有操作计算，这些都将没有意义。于是，研究人员对逻辑量子位进行了操作，以检测和纠正由底层物理操作造成的错误，实现了在编码的逻辑量子位上第一个通用门集合的容错。

研究人员展示了容错量子计算的基本构建模块，首次成功实现了对两个逻辑量子位的一组计算，这意味着无差错量子计算机或将成为现实。