英国牛津大学物理学家在单个量子比特的控制精度方面创下新纪录申银策略，实现了量子逻辑运算史上最低错误率：0.000015%，即每670万次运算中仅出现一次错误。这一成果相较于十年前该团队创下的纪录，精度大幅提升，向开发出强大且实用的量子计算机迈出了重要一步。相关论文将于13日发表在《物理评论快报》上。
在量子计算机中，为完成实用计算，往往需要对多个量子比特重复执行数百万次运算。如果出错率过高，最终结果将毫无意义。尽管可通过量子纠错来弥补错误，但这需要大量额外的量子比特，从而增加了硬件复杂度和成本。
此次的新方法以更低的错误率显著减少了对纠错的依赖申银策略，有望降低未来量子计算机的成本和体积。为了更直观地理解这一成果，团队成员打了个比方：一个人一年内被闪电击中的概率为120万分之一，而该量子逻辑门的出错概率比这还低得多，几乎可以忽略不计。
论文共同第一作者、牛津大学物理系研究生莫莉·史密斯表示，通过显著降低出错概率，他们减少了纠错所需的基础设施，这为未来量子计算机朝着更小、更快、更高效的方向发展铺平了道路。她还表示，精确控制量子比特对于其他量子技术，如时钟和量子传感器，也大有帮助。
这一成果是基于被俘获的钙离子实现的。由于其稳定性和长寿命，钙离子是理想的量子比特载体。与传统依赖激光控制的方式不同，团队采用微波信号来操控钙离子的量子态。这一方法更稳定、成本更低，更易集成到芯片中。此外，该实验在室温且无磁屏蔽的条件下进行，从而降低了实用量子计算机的技术要求。
研究团队表示，这一成果是个重要的里程碑，但这只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协同工作。目前，双量子比特门的错误率仍然远高于理想水平申银策略，在迄今为止的最佳演示中，错误率约为两千分之一。因此，降低双量子比特门的错误率是实现完全容错量子计算的关键。
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