由与标准计算机芯片相同的原材料制成的量子计算机具有明显的前景，但到目前为止，它们一直在与高错误率作斗争。这似乎设置成陈g新研究显示后ed 硅量子位现在足够精确，可以运行流行的纠错代码。
当今占据所有头条新闻的量子计算机往往是使用超导量子位制造的，例如来自谷歌和 IBM，或被捕获的离子，例如来自 IonQ 和 霍尼韦尔。尽管它们的功绩令人印象深刻，但它们却占据了整个房间，并且必须由世界上一些最聪明的人精心制作。
这就是为什么其他人热衷于利用我们在传统技术上取得的小型化和制造突破 电脑芯片 通过用硅构建量子处理器。这个领域的研究已经进行了多年，我t'毫不奇怪，英特尔在量子竞赛中采取的路线。但尽管取得了进展，硅量子位仍受到高错误率的困扰，限制了其实用性。
量子态的微妙性质意味着错误是所有这些技术的一个问题，并且任何一种技术要达到显着的规模都需要纠错方案。但这些方案只有在错误率能够保持足够低的情况下才能发挥作用。本质上，你需要能够比错误出现的速度更快地纠正错误。
当今最有前途的纠错方案系列被称为“表面代码”，它们需要在量子位上或量子位之间进行操作才能以高于 99 的保真度进行操作 百分。这长期以来一直困扰着硅量子位，但在 最新一期的 自然 三个不同的小组报告突破了这一关键阈值。
研究人员的前两篇论文 RIKEN 在日本和 曲泰科技, 代尔夫特理工大学和荷兰应用科学研究组织之间的合作，使用量子点作为量子位。这些是由容纳单个电子的半导体制成的微小陷阱。通过操纵电子自旋（基本粒子的基本属性）可以将信息编码到量子位中。
双方突破的关键s 主要取决于量子位和控制系统的精心设计。但 QuTech 小组也使用了 诊断工具 由桑迪亚国家实验室的研究人员开发，用于调试和微调他们的系统，而 RIKEN 团队发现平 操作速度提高了保真度。
第三组来自 新南威尔士大学 采用了略有不同的方法，使用嵌入硅晶格中的磷原子作为量子位。与大多数其他量子位相比，这些原子可以在极长的时间内保持其量子态，但代价是很难让它们相互作用。该小组的解决方案是将其中两个磷原子与电子纠缠在一起，使它们能够相互交谈。
所有三组的保真度均达到 99 以上 百分 对于单量子位和双量子位操作，都跨越了纠错阈值。他们甚至设法使用他们的系统进行一些基本的原理验证计算。尽管如此，他们距离用硅制造容错量子处理器还有很长的路要走。
实现高保真量子位运算只是 一种 有效纠错的要求。另一个是拥有大量的备用量子位可以专门用于此任务，而其余的量子位则专注于处理器已设置的任何问题。
作为陪伴 分析在 自然 指出，向这些系统添加更多的量子位肯定会让事情变得复杂，并且在更大的系统中保持相同的保真度将是困难的。寻找出路s 连接大型系统中的量子位也将是一个挑战。
然而，能够使用相同的经过验证的技术来构建紧凑型量子计算机的承诺街道名 现有计算机技术表明这些问题值得尝试解决。
图片来源： 新南威尔士州/托尼·梅洛夫
