物理学家在量子计算的关键验证中延长了量子比特的寿命：

量子计算有望成为一种革命性的工具，可以简化经典计算机难以完成的方程式。然而，被称为量子比特的量子设备的主力是一个容易坍塌的脆弱物体。

将足够多的量子比特保持在其理想状态足够长的时间以进行计算，迄今为止证明是一项挑战。

在一项新实验中，科学家们能够将一个量子比特保持在该状态的时间是正常状态的两倍。在此过程中，他们展示了量子纠错 (QEC) 的实用性，这是一种通过引入冗余和错误消除空间来保持量子信息更长时间完整的过程。

QEC 的想法自从90 年代中期，但现在它已被证明可以实时工作。实验成功的部分原因是引入了机器学习 AI 算法来调整纠错程序。

“我们首次表明，使系统更加冗余和主动康涅狄格州耶鲁大学的物理学家 Michel Devoret 说：“检测和纠正量子错误提高了量子信息的弹性。”

量子比特是存在于混合量子态中的对象。经典对象可以具有绝对状态，因此最好使用概率来描述同一状态的量子位版本。当一个量子位与其他量子位相互作用时，它们的概率会以计算上有用的方式纠缠在一起。

不幸的是，不仅仅是其他量子位可以将它们的状态与未确定的对象缠绕在一起。环境中的一切都充当“噪音”，可能会影响那些微妙的概率并为错误留出空间。

科学家努力实施 QEC 的部分原因是因为它会引入自己的错误。为纠错提供的额外空间会使量子位更容易受到周围环境的干扰。

像许多量子物理实验一样，t他的那个是在超低温下运行的——在这种情况下比外太空还要冷一百倍。必须仔细控制设置，以尽可能保护量子比特。

纠错后的量子比特持续了 1.8 毫秒——我们可能会经历一眨眼的时间，但对于一个令人印象深刻的跨度来说在量子水平上运行的量子比特。现在，研究团队将能够进一步完善该过程。

“我们的实验表明，量子纠错是一种真正实用的工具，”Devoret 说。 “这不仅仅是一个原理验证演示。”

虽然科学家们在量子计算机的发展方面取得了重大进展——现在已经有基本的量子计算机在使用——但还有很长的路要走在实现该技术的全部潜力之前进行。

降低噪声、提高稳定性和升级纠错都将在接近全面、实用的量子计算方面发挥重要作用

在这种情况下，突破归功于几个不同的因素，而不是一个变化。 QEC 代码实际上是 2001 年的代码，但对它的改进以及对量子电路制造工艺的升级产生了不同。

“没有任何单一的突破能够实现这一结果，”Volodymyr Sivak 说，谷歌的研究科学家，曾在耶鲁大学工作。 “它实际上是过去几年开发的一大堆不同技术的组合，我们在这个实验中结合了这些技术。”

“我们的实验验证了量子计算的一个基石假设，这使得我对这个领域的未来感到非常兴奋。”

该研究已发表在《自然》杂志上。