量子计算现在所带来的计算潜力，从目前全球进展来看，想象力巨大。即使是目前最强的超算，称能在数秒内完成过去谷歌在2019年创下的突破性里程碑“量子霸权”[1]，但这也不影响量子计算机朝过去承诺的方向攻克。图1｜安装在电路板上的量子芯片（来源：苏黎世联邦理工学院）
事实上，时隔两年，当前最先进的量子计算硬件水准与过去已不可同日而语，甚至我国在实验室里超导量子技术和光量子计算均实现了量子优势（解决特殊问题远超经典计算机系统），而IBM提供的量子处理器的物理量子比特数也突破了100Q大关，该公司已不再验证量子优越性的问题。人们已经默许了量子系统在后期的硬件发展中不需要再证明与经典计算机做比较，而重心落在，如何应用量子计算这一关键问题上。要实现并应用量子计算这一目标之前，需要克服的障碍随着硬件的尺寸增加而增加，其中最为突出的问题就是量子纠错（Quantum error-correcting）。苏黎世联邦理工学院的研究人员首次表明，在量子系统中自动纠正错误是可能的，而且这可以快速而持续地完成，因此量子运算的结果可以快速用于实践。该研究组已经将研究结果上传到了 ArXiv[2]，等待同行评审。如果通过评审，这一成果，无疑对量子计算的应用时间周期，带来不可估量的加速。量子计算机的运算单元是基于量子系统的，其处理单元非常脆弱，容易收到环境的影响，它必须保持在非常低的环境温度下，几乎贴近绝对零度。目前正在研究能够帮助处理错误的过程，苏黎世联邦理工学院这项工作中所关注的系统采用了17个物理量子比特，并在仅为0.01开尔文的温度下运行。
图2｜17个黄色量子比特的量子芯片的结构图片（来源: 苏黎世联邦理工学院/量子器件实验室）
在这个温度下，量子比特处于超导状态，电流通过它们时没有电阻。17个量子位中的9个被组织在一个正方形阵列上，形成一个三乘三的格子。它们是逻辑单位，所有的计算都是由这九个元素完成的。其余8个作为控制，负责检测系统中的错误。如果量子比特侦测到它们，系统便可自行修正。由于这些，改变系统中信息的扰动可以被识别和解释。研究团队在论文里提到，他们对重复、快速和高性能量子纠错周期的演示，以及离子阱的最新进展，支持了他们的理解，从理论上说明容错量子计算实际上是可以实现的。 即便如此这个纠错的方法并不是唯一的方法，比如一种新的量子相位纠错被认为是解决这一问题的可能途径。量子计算虽然在世界各地的宣传中，热度攀升，但是真正可纠错能的量子计算机目前尚未实现，并且随着尺寸增大，新问题也随之出现，全球都在为此攻克，但容错量子计算机的魅力，就此开启新征程。
[1]https://www.sohu.com/a/503692075_199523[2]https://arxiv.org/abs/2112.03708声明：此文出于传递更多信息。若有错误或侵权，请联系