在耶鲁大学的 Michel Devoret 的带领下，该实验证明——在提出其理论基础几十年后——量子纠错在实践中是有效的。量子纠错是一种旨在使量子信息保持完整的过程，其保存时间比相同信息未经任何纠正而存储在硬件组件中的时间更长。 

结果于 3 月 21 日发表在《自然》杂志上。 

经典计算中的信息以对应于 1 或 0 的位的形式出现。在量子计算中，信息存储在具有量子特性的特殊设备中，这些设备被称为量子比特或“量子比特”。在 Frederick W. Beinecke 应用物理学教授 Devoret 的实验室中，这些量子位由超导电路构成，超导电路冷却到比外太空低 100 倍的温度。每个量子位都可以代表一个 1 或一个 0，或者——令人困惑的是——同时代表1和0。这种“量子并行性”是使量子计算机能够进行比传统超级计算机可能快几个数量级的计算并改变多个行业的特性之一。

然而，量子系统是脆弱的。他们被退相干的基本现象所困扰，在这个过程中，存储在量子比特中的信息由于与周围环境的相互作用而迅速失去其量子特性。 

理论上于 1995 年发现的量子纠错提供了一种对抗这种退相干的方法。它采用冗余，通过在比原则上代表单个量子位所需的更大的系统中对其进行编码来保护信息的量子位。

然而，这个更大的系统使得周围环境的影响更具侵入性，编码的量子位也更加脆弱。由于这种影响，以及执行纠错所需的额外组件的复杂性，这个过程在实践中从未能够明确地延长量子比特的寿命。研究人员说，事实上，仅用未校正的量子比特收支平衡是一件罕见的事情。与理论承诺相反，在大多数实验中，纠错加速了量子信息的退相干。  

Devoret 说：“我们首次证明，让系统更加冗余并主动检测和纠正量子错误可以提高量子信息的弹性。” “我们的实验表明，量子纠错是一种真正实用的工具。这不仅仅是一个原理验证演示。”

Devoret 的团队已经设法将量子信息的寿命延长了一倍以上。他们的纠错后的量子比特存活了 1.8 毫秒——量子领域的事情发生得很快。

他们使用 2001 年发明的纠错码实现了他们的结果。“它让你感觉到理论建议和我们领域的实际实现之间的延迟，”Devoret 说。  

该论文的第一作者 Volodymyr Sivak 表示，这种性能部分是通过使用机器学习代理来实现的，该代理调整了纠错过程以改善结果。

“没有任何单一的突破能够实现这一结果，”前博士 Sivak 说。Devoret 实验室的学生，现在是谷歌的研究科学家。“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。” 

量子计算的实际成功将取决于能否使用量子纠错创建质量极高的量子位。“我们的实验验证了量子计算的基石假设，这让我对这个领域的未来感到非常兴奋，”Sivak 说。

该论文的其他作者（所有附属或以前隶属于耶鲁大学）是 Alec Eickbusch、Baptiste Royer、Shraddha Singh、Ioannis Tsioutsios、Suhas Ganjam、Alessandro Miano、Benjamin Brock、Andy Ding、Luigi Frunzio、Steven Girvin和Robert Schoelkopf。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。