《自然》：无差错量子计算机或成为现实

量子计算机本质上更容易受到环境干扰，因此可能总是需要纠错机制，否则错误将在系统中不受控制地传播，最后信息丢失。因为量子力学的基本定律禁止复制量子信息，所以可以通过将逻辑量子信息分配到多个物理系统的纠缠态中来实现冗余，例如多个单独的原子。

因斯布鲁克实验物理学家Lukas Postler说：“对于现实世界的量子计算机，我们需要一套通用的门，用它我们可以对所有算法进行编程。”

因此，在新研究中，科研团队在具有 16 个被捕获原子的离子阱量子计算机上实现了这个通用门集。量子信息存储在两个逻辑量子位中，每个量子位分布在七个原子上。

现在，研究人员第一次在这些容错量子位上实现两个计算门，这对于通用门集是必要的：两个量子位上的计算操作（一个 CNOT 门）和一个逻辑 T门，这在容错量子位上特别难以实现。

理论物理学家 Markus Müller 解释说：“在经典计算机上，没有T门的量子算法可以相对容易地模拟。现在，科学家们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T门。”

在编码的逻辑量子位中，存储的量子信息受到保护，不会出错。但是如果没有计算操作，这是没有用处的，而且这些操作本身很容易出错。于是，研究人员对逻辑量子位进行了操作，使得由底层物理操作引起的错误也可以被检测和纠正。

该项研究证明，科学家在编码的逻辑量子位上实现了第一个通用门集合的容错。

该项研究论文题为“Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations”，已发表在《自然》期刊上。

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