量子突破：'魔术态'制备现更简易、更快速且噪声大幅降低

数十年来，运算速度比传统计算机快数百万倍的量子计算机一直是一个诱人却又遥远的目标。然而，量子物理学领域的一项新突破可能加速了这一进程。

在发表于PRX Quantum期刊的文章中，大阪大学工程科学研究生院和量子信息与量子生物学中心的研究人员开发了一种新方法，该方法能以极低的开销和前所未有的精度制备高保真度"魔法态"，用于量子计算机。

量子计算机利用量子力学的神奇特性（如纠缠和叠加态），以远高于经典计算机的效率执行运算。这类机器有望推动工程、金融和生物技术等众多领域的革新。但在实现之前，有一个重大障碍必须克服。

"量子系统始终对噪声极度敏感，"首席研究员糸川知広指出，"即使是温度的细微扰动或来自外部源的单束杂散光子，都极易破坏量子计算机的设置，使其失效。噪声绝对是量子计算机的头号敌人。"

因此，科学家们对构建所谓容错量子计算机产生了浓厚兴趣——这类设备具有足够的鲁棒性，即使在噪声干扰下仍能保持精确运算。魔法态蒸馏（从多个含噪量子态中制备单一高保真量子态）是创建此类系统的常用方法，但存在一个关键瓶颈。

"传统魔法态蒸馏是计算资源密集型过程，因其需要大量量子比特，"资深作者藤井啓介解释道，"我们致力于探索能否加速制备量子计算所需的高保真态。"

沿此研究方向，团队开创性地构建了"零级"魔法态蒸馏方案——该方法在物理量子比特（或称"零级"）层面开发容错电路，而非在更高抽象层级实现。数值模拟显示，相较于传统方案，这项新技术不仅大幅减少量子比特需求，更使空间和时间开销降低了数十倍。

糸川和藤井乐观预测，量子计算时代的到来可能比我们想象得更早。无论称之为魔法还是物理，这项技术无疑标志着在开发能抵御噪声的大规模量子计算机道路上迈出了关键一步。