IBM量子纠错新突破：减少所需量子比特数量，加速实用量子计算机问世

据英国《新科学家》报道，IBM公司已成功地大幅减少了防止量子计算机出现错误所需的量子比特数。其最新的量子纠错方法或能减少构建有用的量子机器所需的量子比特数量。

当今量子计算机的最大问题是噪声，它们的错误率约为千分之一，而经典计算机错误率约为十亿分之一。这意味着，如果想降低量子计算机上的错误率，科学家需要许多额外的量子比特（可能是数百万甚至更多）来检查错误并确保最终答案是准确的。

但以当今的技术，不可能构建和连接那么多的量子比特。因此，IBM研究团队提出了一种可纠正错误的程序，同时保持低错误所需的量子比特数量以减少成本。

他们的协议基于一种设置，其中计算机中的每个量子比特通过量子纠缠与其他6个量子比特连接，以便7个连接的量子比特中的每一个都可以监视其他量子比特。目前最具前景的量子纠错码是表面码，它将每个量子比特与其他4个量子比特连接，从而可轻松地将它们排列在芯片表面上的简单网格中，但这种新设置需要两个并行网格达到所需的连接水平。

新方法需要新型芯片和远程连接器来连接这些芯片上的量子比特，但它可将量子计算机中存储信息所需的量子比特数量减至1/10。它可使用288个量子比特实现一定程度的纠错，而使用表面码则需要4000个量子位。

研究人员表示，实现这一想法所需的技术是可行的，但这并不意味着即将实现完全容错、无差错的量子计算。他们仍在研究如何从简单地存储量子信息扩展为执行实际计算。构建更高效的内存的方法是朝着这个目标迈出的一大步。

这项研究对于量子计算的发展具有重要意义。目前，量子计算机的噪声问题是限制其应用的主要障碍之一。通过减少纠错所需的量子比特数量，IBM的新方法为构建有用的量子机器提供了更可行的途径。这将有助于提高量子计算机的可靠性和性能，进一步推动量子计算的发展。

然而，我们也要注意到，这项研究仍然处于实验室阶段，离实现完全容错、无差错的量子计算还有一定的距离。除了纠错方法，科学家还需要解决量子计算机从简单存储信息扩展到执行实际计算的问题。这需要进一步的研究和技术突破。

总体而言，该研究为量子计算的发展提供了一个重要的进展方向，但仍需要更多的研究和技术进步来实现其潜力。随着量子计算的不断发展，我们可以期待更多创新的纠错方法和技术的出现，为实现高效可靠的量子计算打下基础。