参考消息网10月5日报道 据英国《新科学家》周刊网站9月30日报道，最近的一些实验表明，研究人员可能最早在2029年就能研发出有用的量子计算机。
报道称，研究人员说，这些最新的实验代表了关键的里程碑，标志着我们正在进入一个新时代。英国剑桥大学的杰米·维卡里说：“突然之间，真正有用的设备似乎前所未有地触手可及了。”
过去十年，量子计算公司大多专注于制造越来越大的设备，逐步增加系统中量子比特的数量。量子比特是量子信息的基本单位，通过电子自旋或光子偏振等物理系统实现。但量子比特容易出错，无法可靠地运行用于现实世界的算法。
现在，这些公司似乎将注意力转向了构建无差错量子比特，即逻辑量子比特。这些物理量子比特可以将错误降到足够低的水平，以运行符合现实世界的算法。
维卡里说：“这标志着围绕量子计算的全部内容发生重置，也制定了新的基准。这令人兴奋，因为这是量子计算机开始变得有用的时刻。”
今年8月，谷歌研究人员发表的一篇论文表明，通过向计算机中添加更多物理量子比特来构建逻辑量子比特时，错误不会像滚雪球般变得无法控制，而是会跨越一个阈值。跨越之后，从原理上讲，随着系统的扩大，错误会减少。其原理是将信息分散在一组量子比特中，因此如果一个量子比特中出现错误，不会影响整体计算。
英国伦敦大学学院的丹·布朗说：“理想的情况是，在扩大规模的同时进一步降低错误率，提高量子比特的质量。同时完成这些事非常困难，但让我感到乐观的是，谷歌的实验证明他们正在进行这一尝试。”
然而，英国帝国理工学院的罗伯托·邦代桑说，谷歌的工作并不涉及通过量子比特进行计算——相反，研究人员表明，这些量子比特可以作为存储器。
今年9月，微软和量子计算初创公司匡蒂纳姆量子计算公司的研究人员发表的另一项研究结合了纠错量子比特和计算。该团队设置了不同的量子比特组合，制造了四个逻辑量子比特，然后在系统上执行基本的逻辑操作，例如将量子比特的值从正转为负。
邦代桑说：“它们的纠错轮次较少，所以其量子存储器的稳定时间较短，但也可以用其进行一些计算。”
微软研究中的量子计算机采用了与谷歌不同的硬件设计，采用一系列磁捕获的带电粒子而非超导线。
这使得它能够使用一种将量子比特排列在一个复杂的几何结构(四维超立方体)中的纠错技术。邦代桑说：“原则上，它们可以用更少的物理量子比特编码更多的逻辑量子比特。从这个意义上说，它的效率更高。”
其他研究人员展示了如何在更另类的量子计算机中进行纠错。美国耶鲁大学的本杰明·布罗克及其同事测试了一种名为玻色编码的纠错技术，它将错误分布在量子计算机的振动上。这个系统使用的不是量子比特，而是“高维量子比特”，它可以取比1和0更多的值，理论上更强大。此外，亚马逊量子计算团队的研究人员展示了另一种名为“范畴量子比特”的玻色编码，和谷歌的研究结果类似，随着系统的扩大，它的错误会减少。
布朗说：“谷歌和微软的方法遵循了更主流的基于量子比特的量子计算，而耶鲁和亚马逊实验中引入的玻色编码更新颖、更具探索性，但也非常令人兴奋。”
布朗说，纠错在众多不同的设计和实验中都行得通，这表明以前的理论结果可以适用于现实世界的系统。他说：“关于容错量子计算和纠错，有很多很好的理论想法，但都没有得到证明，或者被证明的方式非常有限或仅限于特殊情况。过去几年，情况真的发生了很大的变化。我们达到了很多关键的里程碑，接连证明了容错量子计算的不同方面。”
然而，进展的速度可能受阻，完全容错的系统可能仍然遥不可及，这可能打破谷歌和IBM乐观的时间表所带来的希望。布朗说：“如果进展非常顺利，我反而会感到惊讶。我认为会存在障碍。这些平台中的每一个都将尽可能地扩展，直到遇到障碍。很难预测障碍会在哪里出现。”（编译/熊文苑）
