量子计算机被视为未来信息处理的灯塔。但它是否能够取代传统计算机存在不确定性，因为量子计算机存在一个问题：非常容易出错，而且纠错非常困难。现在，苏黎世邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员已经成功地克服了一个重要的障碍：他们第一次能够自动纠正量子系统中的错误，以至于量子操作的结果可以用于实践中。ETH Zurich量子中心物理系教授兼量子中心主任Andreas Wallraff表示：“证明使用量子比特的量子计算机中的错误可以快速并重复地纠正，这是构建实用量子计算机道路上的一项突破。”科学家刚刚在ArXiv.org上以预印本的形式发表了一篇相关的论文[1]，并将其提交给一家期刊出版。经过多年的研究，他们在量子计算领域取得了重要的突破：Christopher Eichler, Andreas Wallraff, Nathan Lacroix和Sebastian Krinner (从左到右)
以前的纠错方法无法同时检测和纠正量子系统中出现的两种基本错误——比特翻转和相位翻转。Wallraff的团队现在展示了第一个可以重复检测和纠正这两种错误的系统。研究人员利用ETH自己的洁净室专门生产的芯片取得了这一重大成功，该芯片共有17个超导量子比特。研究小组使用表面码(surface code)进行纠错，这是一种将一个量子比特的量子信息分布在几个物理量子比特上的方法。该芯片的17个量子比特中有9个排列在一个3乘3的方形网格中，一起形成了逻辑量子比特：量子计算机的计算单元。芯片上剩余的8个偏离量子比特的任务是检测系统中的错误。17个量子比特(黄色)的量子计算机芯片的结构。尺寸为14.3 mm × 14.3 mm。Wallraff团队的科学家Sebastian Krinner说：“目前，我们并没有直接纠正量子比特中的错误。”如果逻辑量子比特中出现干扰使信息失真，系统就将这个干扰识别为错误。然后，控制电子设备相应地校正测量信号。在一个仅需1.1微秒的纠错周期中，他们展示了逻辑量子比特的四个基本状态的保存。重复执行该周期，他们在无错误模型的方法中使用最小权重完美匹配算法测量和解码比特翻转和相位翻转错误伴随式(syndrome)，并在后处理中应用校正。用于控制芯片上量子比特的高度专业化电子器件由ETH的分拆公司苏黎世仪器制造。该芯片位于大型低温恒温器的最底层，工作温度仅为0.01 K，略高于绝对零度。纠错是目前量子研究中一个备受争议的领域。除了ETH或代尔夫特理工大学等理工大学外，竞争对手还包括谷歌和IBM等大型公司。Wallraff表示：“我们与来自德国和加拿大的同事一起，是第一个用量子比特进行实际纠错的团队。这是一项令我们感到自豪的成就。ETH确实处于量子竞争的顶级行列，这是不争的事实。”下一步，ETH的研究人员希望制造一种具有5×5量子比特布局的芯片，这需要更多复杂的技术和更多用于纠错的量子比特。[1]https://ethz.ch/content/dam/ethz/main/news/eth-news/2021/12/211207_mm_quantencomputer_fehlerkorrektur/Krinner_main_211115_submitted.pdf[2]https://ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2021/12/quantum-computing-breakthrough-in-error-correction.html光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）