據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月31日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）的物理學(xué)家使用單個(gè)鈹離子量子位（qubit）進(jìn)行簡(jiǎn)單的量子邏輯操作，通過改進(jìn)試驗(yàn)方法，獲得了有史以來(lái)單量子位處理量子信息的最低出錯(cuò)率，首次滿足了科學(xué)家建立實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的理論要求。

      量子計(jì)算機(jī)有望解決對(duì)現(xiàn)有技術(shù)（包括超級(jí)計(jì)算機(jī)）來(lái)說(shuō)非常困難的某些問題。對(duì)于簡(jiǎn)單的量子邏輯操作來(lái)說(shuō)，NIST科學(xué)家使用單個(gè)鈹離子量子位進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是一個(gè)里程碑，然而，一臺(tái)實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)也要求雙量子位邏輯操作具有相當(dāng)?shù)偷某鲥e(cuò)率。

      “科學(xué)家們普遍認(rèn)為，在量子計(jì)算機(jī)中，每1萬(wàn)次邏輯操作中出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤這樣的出錯(cuò)率比較低，足以借用量子計(jì)算機(jī)中使用的糾錯(cuò)協(xié)議進(jìn)行糾正?！痹撗芯康念I(lǐng)導(dǎo)者、NIST的博士后堅(jiān)頓?布朗表示：“一般而言，如果出錯(cuò)率超過上述數(shù)字，進(jìn)行糾錯(cuò)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)更多錯(cuò)誤。最新實(shí)驗(yàn)獲得的出錯(cuò)率為每5萬(wàn)個(gè)邏輯操作中出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，這表明，我們能有效地控制單量子位的操作。”

      NIST的科學(xué)家使用計(jì)算機(jī)軟件隨機(jī)挑選出了1000條不同的邏輯操作序列，并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)。10個(gè)不同長(zhǎng)度的邏輯操作序列從1個(gè)到987個(gè)操作不等，每個(gè)序列重復(fù)100次，測(cè)試結(jié)果可與完美的理論結(jié)果相媲美。

      科學(xué)家們對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了兩個(gè)方面的改進(jìn)獲得了上述結(jié)果。首先，他們使用微波而不是常用的激光束操作離子。他們將一個(gè)微波天線整合進(jìn)離子陷阱中，離子盤旋于陷阱表面上方40微米處。使用微波減少了由于激光束的指向和能量不穩(wěn)定以及自發(fā)產(chǎn)生的離子發(fā)射所導(dǎo)致的錯(cuò)誤。其次，科學(xué)家們將離子陷阱置于一個(gè)銅真空室內(nèi)并使用氦浴將其冷卻到4.2K（約為零下269攝氏度），以減少實(shí)驗(yàn)室中磁場(chǎng)波動(dòng)所引起的錯(cuò)誤。