《自然》：無差錯量子計算機或成爲現實

量子計算機本質上更容易受到環境干擾，因此可能總是需要糾錯機制，否則錯誤將在系統中不受控制地傳播，最後信息丟失。因爲量子力學的基本定律禁止複製量子信息，所以可以通過將邏輯量子信息分配到多個物理系統的糾纏態中來實現冗餘，例如多個單獨的原子。

因斯布魯克實驗物理學家Lukas Postler說：“對於現實世界的量子計算機，我們需要一套通用的門，用它我們可以對所有算法進行編程。”

因此，在新研究中，科研團隊在具有 16 個被捕獲原子的離子阱量子計算機上實現了這個通用門集。量子信息存儲在兩個邏輯量子位中，每個量子位分佈在七個原子上。

現在，研究人員第一次在這些容錯量子位上實現兩個計算門，這對於通用門集是必要的：兩個量子位上的計算操作（一個 CNOT 門）和一個邏輯 T門，這在容錯量子位上特別難以實現。

理論物理學家 Markus Müller 解釋說：“在經典計算機上，沒有T門的量子算法可以相對容易地模擬。現在，科學家們通過在邏輯量子位中準備一個特殊的狀態，並通過糾纏門操作將其傳送到另一個量子位來演示T門。”

在編碼的邏輯量子位中，存儲的量子信息受到保護，不會出錯。但是如果沒有計算操作，這是沒有用處的，而且這些操作本身很容易出錯。於是，研究人員對邏輯量子位進行了操作，使得由底層物理操作引起的錯誤也可以被檢測和糾正。

該項研究證明，科學家在編碼的邏輯量子位上實現了第一個通用門集合的容錯。

該項研究論文題爲“Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations”，已發表在《自然》期刊上。

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