量子計算達重要里程碑：準確率超過99%

1月19日發表在《自然》（Nature）上的三份研究都展示了量子電腦的運算準確率超過了99%，是量子計算研究機領域一個重要的里程碑。

數位，也叫比特，是電腦的基本信息單位。現在電腦的數位只有0和1兩種狀態；而量子電腦的量子數位除了0和1之外，還有第三種既是0又是1的狀態，就是所謂的量子疊加態。這使得量子電腦擁有比現在電腦強大很多的計算能力。但是，因為量子疊加態很容易受到外在因素的干擾，所以量子數位的出錯率很高。這是量子電腦研發道路上的一個主要障礙。

這三份研究在這方面實現了突破。而且，三份研究的設計都是使用矽材料，這意味著這些設備與現在主流的半導體製造技術更兼容。

第一份研究由澳洲新南威爾士大學（UNSW）物理學家安德里亞·莫雷洛（Andrea Morello）負責，使用磷原子核的自旋特性編碼量子信息。

另外兩份研究分別由荷蘭代爾夫特理工大學（Delft University of Technology）和日本理化學研究所（RIKEN）完成，採用的是不一樣的技術——使用困在矽和矽鍺合金製成的量子點內的自旋電子作為量子數位。這兩個研究組設計的單數位和雙數位系統的準確率也都超過了99%，詳見下表。

莫雷洛說，他們研發的矽基量子數位能夠保持信息的時間長度，在2014年已經達到35秒，而當時其它技術能夠保持信息的時間長度只有百微秒。但是為了實現這項優勢，他們的量子數位需要和周圍的環境隔開，導致數位之間溝通不利。而要實現大規模的運算，量子數位之間必須能順利溝通。

現在他們解決了這個問題。他們利用了一個電子和兩個磷原子核組成的三量子數位系統。兩個磷原子核通過這個電子進行溝通，研究人員只操控兩個磷原子核，所以這個系統只有兩個量子數位參與運算，但算是三個量子數位的系統。

荷蘭研究組負責人西格·塔魯查（Seigo Tarucha）說：「這是第一次自旋量子數位技術與超導電路和離子阱技術相比，在全局量子控制性能方面有了競爭力。」

莫雷洛說：「錯誤率只有在低於1%的情形下，才有可能使用糾錯協議。現在終於達到了這個標準，下一步我們可以開始設計矽基量子處理器，並擴大規模，進行有實際意義的、可靠的運算。」#

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