日本展示三量子位纠错技术 量子计算有望向“大规模”迈进

不久前，日本理化学研究所RIKEN展示了三量子位(3-Qubit)纠错技术，这一技术对量子计算颇为重要，它意味着量子计算机可以向“大规模”迈进了。研究成果发表在《自然》杂志上，它也许能帮助量子计算机走向现实。

目前量子计算机是前沿研究，它有望解决传统计算机无法解决的重要问题。传统计算机使用1或者0二进制，量子计算利用的却是量子物理的叠加态。虽然量子计算机相比传统计算机有很多优势，但它对环境噪音及去相干等非常敏感，因为错码进行了实验探索，在超导量子系统上验证了用超导量子比特实现量子纠错码的可行性。它从本质上就有着不同的设计，要实现精准计算必须纠错。

眼下，选择可以作为最佳“量子位”的系统（或者说是进行量子计算所需的基本单元）是研究人员要面对的挑战。每个系统都有自己的优点和缺点。今天最流行的系统包含了超导电路和离子，它们的优势在于拥有一定的纠错能力，可以在真实世界的应用中得到推广，只是规模有限。

最近硅量子技术开始有了一定的进步，因为它用到了半导体纳米架构，这种方法可以与传统芯片架构相媲美，传统芯片集成了数以十亿计的晶体管，量子计算拥抱半导体技术可以利用现有制造技术获得前进动力。

硅基技术也有一个大缺点，它缺少纠错技术。研究人员之前展示过控制两个量子位的技术，但这一成绩对于纠错来说还不够，纠错至少需要达到三量子位。

日本研究人员展示了三量子位系统完全控制技术，他们是利用执行一个三量子位Toffoli型量子门获得这一突破的。

研究人员Kenta Takeda在论文中说，在量子点中实现量子纠错码这一概念大约10年前就提出了，这不是全新的概念，只是我们的研究人员利用材料、设备、测量技术方面的进步获得突破。接下来要做的就是扩大系统，最好是与那些拥有制造大型硅量子设备能力的半导体产业集团合作。

说到量子纠错，我国科学家也是走在世界前列的。比如，今年3月份的报道称，中国与英国科学家用超导量子比特，对五量子比特纠错码进行了实验探索，在超导量子系统上验证了用超导量子比特实现量子纠错码的可行性。