刚刚达到了一个重要的里程碑。
世界各地的三个独立团队已经突破了基于硅的量子计算 99% 的准确度阈值，将无差错的量子运算置于诱人的掌握之中。
在澳大利亚，新南威尔士大学物理学家 Andrea Morello 领导的团队在三量子位系统中，单量子位运算的准确率达到了 99.95%，两量子位运算的准确率达到了 99.37%。
在荷兰，由代尔夫特理工大学物理学家 Seigo Tarucha 领导的团队在量子点中实现了单量子位运算的准确率达到 99.87%，双量子位运算的准确率达到 99.65%。
最后，在日本，由 RIKEN 物理学家 Akito Noiri 领导的团队在量子点中实现了单量子位操作的 99.84% 准确率和 2 量子位操作的 99.51% 准确率。
所有三个团队都在期刊上发表了他们的结果自然今天。
“今天发布的自然表明我们的操作 99% 没有错误，”莫雷洛 说。
“当错误如此罕见时，就可以检测到它们并在发生时纠正它们。这表明可以构建有足够的规模和足够的能力来处理有意义的计算。”
量子计算依赖量子力学作为运算基础。信息以量子位或量子位编码，量子计算相当于二进制位，信息的基本单位。
然而，当位以两种状态（1 或 0）之一处理信息时，量子位可以同时处于 1、0 或两者的状态。
后一种状态——同时为 1 和 0——被称为叠加。维持量子位的叠加使量子计算机通过基于以下内容进行计算来解决复杂的数学问题物体状态的概率在测量之前。然而，这种努力很容易出错，而提高量子运算的保真度一直是深入研究的主题。
2014 年，莫雷洛和他的同事们证明了硅基板中量子信息的寿命长达 35 秒。他们的量子位基于原子核的自旋态，与环境隔离，从而能够设置新的时间基准。但这种隔离也证明了一个问题：它使量子位之间的相互通信变得更加困难，而这对于执行量子计算是必需的。
为了解决这个问题，莫雷洛和团队通过离子注入到硅中，将电子引入到他们的两个磷核系统中，这是制造微芯片的基本工艺之一。这就是他们创建三量子位系统的方式，并且它起作用了。
“如果你有两个原子核连接到同一个电子，你可以让它们进行量子操作，”物理学家 Mateusz Mądzik 说新南威尔士大学。
“虽然你不操作电子，但这些原子核可以安全地存储它们的量子信息。但现在你可以选择让它们通过电子相互通信，以实现可以适应任何计算问题的通用量子操作。”
其他两个团队采取了不同的方法。他们创建了硅和硅锗合金的量子点，并安装了双电子量子位门；即多个量子位的电路。然后，他们使用一种称为门组断层扫描来表征他们的系统。
两个团队都发现他们的系统保真度也达到了 99% 以上。
“所提出的结果使自旋量子位首次在通用量子控制性能方面与超导电路和离子陷阱竞争，”塔鲁查说。
“这项研究表明，硅量子计算机是有前途的候选者，同时和离子陷阱，用于实现大规模量子计算机的研究和开发。”
这些论文中的任何一篇都将是一项重大成就。所有三个团队都独立地达到了相同的里程碑，这一事实表明量子计算现在将蓬勃发展。
“要应用量子纠错协议，错误率通常需要低于 1%，”莫雷洛 说。
“现在已经实现了这一目标，我们可以开始设计硅量子处理器，该处理器可以扩展并可靠地运行以进行有用的计算。”
