大阪大学研究人员开发的"魔幻态"高效制备技术为量子计算带来重大突破。这种构建容错量子计算机的关键组件，现通过开创性的低阶（"零级"）蒸馏法实现所需量子比特数和计算资源的大幅削减，成功攻克了量子噪声这一核心难题。该创新有望加速推动具备变革金融、生物科技等产业能力的强大量子机器问世。
数十年来，量子计算机执行计算比传统计算机快数百万倍的目标始终是个诱人却遥远的梦想。然而，量子物理学的一项新突破可能已加速了这一时间表。
在发表于《PRX Quantum》期刊的文章中，大阪大学基础工学研究科及量子信息和量子生物学中心的研究人员设计出一种方法，可用于制备高保真"魔幻态"，应用于量子计算机时能显著降低资源开销并达到前所未有的精度。
量子计算机利用量子力学奇妙特性（如纠缠和叠加态），其计算效率远超传统计算机。此类机器或将推动工程、金融和生物技术等领域的革新。但在实现之前，仍有重大障碍需要克服。
"量子系统始终极易受噪声干扰，"首席研究员糸川知広指出，"即使温度最轻微的波动或来自外部的单个杂散光子，都可能轻易破坏量子计算机的配置使其失效。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浓厚兴趣——这类设备具有足够鲁棒性，即使受噪声影响仍能持续精确运算。魔幻态蒸馏法（通过多个含噪量子态制备单一高保真量子态）是构建此类系统的常用方法，但存在瓶颈。
"传统魔幻态蒸馏过程计算成本极高，因其需要大量量子比特，"资深作者藤井啓介解释道，"我们想探索是否存在加速制备量子计算所需高保真态的方法。"
沿着这一研究方向，该团队受启发创建了"零级"魔幻态蒸馏版本——在物理量子比特或"零级"层面开发容错电路，而非在更高更抽象的层级。数值模拟显示，相较于传统方法，这种新技术不仅所需量子比特数量大幅减少，时空开销更降低了约数十倍。
糸川和藤井乐观认为，量子计算时代并非如我们想象般遥远。无论称其为魔法抑或物理，这项技术无疑标志着向开发能抵御噪声的大规模量子计算机迈出了关键一步。