比闪电更敏锐：牛津大学 670 万分之一的量子突破
牛津大学的物理学家为控制单个量子比特的精度设定了新的全球基准，实现了量子逻辑运算有史以来最低的误差率 -- 仅为 0.000015%，即 670 万次运算中有一个误差。 这一破纪录的结果比同一研究小组十年前设定的先前基准高出近一个数量级。 正确看待结果：一个人更有可能被闪电击中给定年份（120 万分之一）比牛津的量子逻辑门之一犯错误。 研究结果发表在《物理评论快报》上，是朝着拥有强大而有用的量子计算机迈出的重大进步。 “据我们所知，这是世界上任何地方有记录以来最准确的量子比特作，”该论文的合著者、牛津大学物理系的 David Lucas 教授说。 “这是朝着建立实用量子迈出的重要一步可以解决现实世界问题的计算机。 要在量子计算机上执行有用的计算，需要跨多个量子比特运行数百万个作。 这意味着，如果错误率太高，计算的最终结果将毫无意义。 尽管纠错可用于修复错误，但代价是需要更多的量子比特。 通过减少误差，新方法减少了所需的量子比特数量，从而减少了量子计算机本身。 的共同第一作者 Molly Smith（牛津大学物理系研究生）说：“通过大幅减少出错的机会，这项工作大大减少了纠错所需的基础设施，为未来的量子计算机更小、更快、更高效开辟了道路。 量子比特的精确控制也适用于其他量子技术，例如时钟和量子传感器。 这种前所未有的水平使用捕获的钙离子作为量子比特（量子比特）来实现精度。 由于它们的生命周期长且可靠，它们是存储量子信息的自然选择。 与使用激光的传统方法不同，牛津大学团队使用电子（微波）信号控制钙离子的量子态。 ：这种方法比激光控制提供了更大的稳定性，并且对于构建实用的量子计算机还有其他好处。 例如，电子Control 比激光器更便宜、更坚固，并且更容易集成到离子捕获芯片中。 此外，该实验是在室温下进行的，没有磁屏蔽，从而简化了工作量子计算机的技术要求。 之前的最佳单量子比特错误率也是由 Oxford 团队在 2014 年实现的，为 100 万分之一。 该集团的专业知识促成了 2019 年衍生公司 Oxford Ionics 的成立，该公司已成为一家成熟的公司高性能离子阱量子比特平台的领导者。 虽然这一破纪录的结果标志着一个重要的里程碑，但研究团队警告说，这是更大挑战的一部分。 量子计算需要单量子比特门和双量子比特门一起运行。 目前，双量子比特门的错误率仍然明显更高（在迄今为止的最佳演示中约为 2000 年中的 1 分），因此减少这些错误率对于构建完全容错的量子计算机至关重要。 的实验由牛津大学物理系的 Molly Smith、Aaron Leu、Mario Gely 博士和 David Lucas 教授以及大阪大学量子信息和量子生物学中心的访问研究员 Koichiro Miyanishi 博士进行。 牛津大学的科学家是英国量子计算和模拟 （QCS） 中心的一部分，该中心是正在进行的英国国家量子技术计划的一部分。