创建一个和电脑一样多需要有能力以最安静的方式触及现实的边缘。 太多的“噪音”和系统的脆弱状态崩溃了，给你留下一个非常昂贵的镇纸。
降低这种情况发生风险的一种方法是建立制衡机制，帮助屏蔽现实的模糊状态。量子计算机- 现在科学家们提出了一种新方法来做到这一点。
德国亚琛工业大学的理论物理学家提出了所谓的“合成磁场”，他们认为这有助于保护量子计算机所需的脆弱量子位。
该团队写道：“我们设计了一种由最先进的超导电路元件和不可逆器件组成的电路，可用于被动实现 GKP 量子纠错码。”在他们的论文中。
该设计的基础是一个已有近 20 年历史的概念（我们稍后会介绍），但由于其对强磁场的要求，这一概念根本不可行。 新方法试图解决这个问题。
代替用于通知智能手机或台式机操作的基于 1 和 0 的可靠的、基于位的语言，量子计算依赖于一种不太二元且不太明确的数字处理方法。
量子位或量子比特是基于量子力学概率的语言的独立单位。 足够多的串在一起，它们看似随机的翻滚为解决问题的不同独特方法奠定了基础。
然而，量子位是一种奇怪的生物，在我们的日常经验中没有真正的等价物。 如果不被观察到，它可能同时处于 1、0 或两者的位置。 但一旦你看到它，量子位就会陷入一个单一的、更平凡的状态。
在物理学中，这种观看行为甚至不需要是有意的凝视。 电磁辐射的嗡嗡声、邻近粒子的杂散碰撞……量子位很快就会发现自己成为风景的一部分，失去其基本的概率力量。
当我们开发包含更多量子位的设备时，这种“噪音”只会变得更糟，这是使量子计算机足够强大以能够进行我们期望的高级处理的必要条件。
确保量子位保持模糊足够长的时间以发挥作用的一种有前途的方法是纠缠它由于其他量子位位于其他地方，这意味着它的概率现在取决于位于不太可能受到相同噪声撞击的区域中的其他同样模糊的粒子。
如果做得正确，工程师可以确保一定程度的量子纠错– 一种保险方案，使量子位能够应对偶尔的震动、嘎嘎声和周围噪音的滚动。
这就是我们回到新论文的地方。时间回到2001年丹尼尔·戈特斯曼 (Daniel Gottesman)、阿列克谢尔·基塔耶夫 (Alexeir Kitaev) 和约翰·普雷斯基尔 (John Preskill) 三位研究人员制定了一种方法，将这种保护编码到空间中，作为容纳量子位的电路的固有特征，从而可能允许更纤薄的硬件。
它被称为 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 代码。 只有一个问题——GKP 代码依赖于使用强而大的磁场将电子限制在二维范围内，但这种方式并不实用。 此外，检测错误并从错误中恢复的过程也相当复杂，需要更多的硬件块。
为了真正充分利用 GKP 代码的优势，量子工程师需要一种更加被动、不干涉的方法来屏蔽和恢复量子位的信息免受噪声影响。
因此，在这个创新的新提案中，物理学家建议用超导电路代替不可能的大磁场，该超导电路由具有大致相同目的的组件组成，从而消除噪声。
设置的技术细节不适合一般阅读，但Anja Metelmann，APS 物理系对于那些渴望细节的人来说，它在一步一步地完成它们方面做得非常出色。
为了让它发挥作用，需要有一种方法可以让光子（电磁场中携带电子力的有效涟漪）被该场操纵。 鉴于光子的中性性，这是不可能的。
不过，有一个解决方法。最近几年物理学家找到了一种控制光子的方法，通过操纵空间的光学，使其呈现出某些类似磁性的特性，从而使光子可以像电子一样被引导。
所谓的合成磁场允许光子定向，为工程师提供了一种制造设备的方法，在这些设备中，光波可以被迫表现得更像电流。
这篇新论文提出了一种使用这种合成磁场来保护晶体中理论上的单电子（仅限于二维平面）的方法。 当他们进行计算，看看它在受到强而真实的磁场（通常会干扰系统）时会如何反应时，他们表明他们的新装置可以保护它。
“我们发现该电路自然地受到超导电路中常见噪声通道的保护，例如电荷和通量噪声，这意味着它可以用于无源量子纠错，”该团队在他们的论文中解释。
在我们获得这种量子纠错机制的工作原型之前，还有很多问题需要通过实验来解决。 纸面上一切都很好，但技术是否能按预期进行合作还有待观察。
随着时间的推移，我们可能会拥有一个相对简单的设备，将一个不切实际但在其他方面有效的扩展量子计算机的概念变成现实的可能性，为迄今为止主要是理论上的容错技术开辟道路。
这项研究发表于物理评论X。
