量子突破："魔幻态"现在更易实现、更快速且噪声大幅降低

数十年来，量子计算机实现比传统计算机快数百万倍运算速度的目标始终充满诱惑却又遥不可及。然而量子物理学领域的新突破可能已加速了这一进程。

大阪大学基础工学研究科与量子信息·量子生命研究中心团队在《PRX Quantum》发表论文，提出了一种制备高保真"魔幻态"的新方法。该方法能以极低资源开销和前所未有的精度为量子计算机制备关键量子态。

量子计算机利用量子纠缠和叠加态等奇异特性，能实现远超经典计算机的运算效率。这类机器将推动工程、金融、生物技术等领域的革新。但在实现之前，有个重大障碍必须克服。

"量子系统始终对噪声极度敏感，"首席研究员糸川智弘解释道，"温度最轻微的波动或外部来源的单个杂散光子都足以破坏量子计算机的运作。噪声绝对是量子计算机的头号敌人。"

因此科学家们对构建容错量子计算机充满兴趣，这种设备能在噪声干扰下保持精确运算。通过"魔幻态蒸馏"从多个含噪量子态中制备单个高保真量子态，是目前主流方案。但存在一个关键瓶颈。

"传统魔幻态蒸馏需要消耗巨大计算资源，因其依赖大量量子比特，"论文资深作者藤井啓祐说明，"我们探索是否存在加速制备量子计算所需高保真态的可能性。"

基于此，团队开创性地提出"零级"魔幻态蒸馏方案——在物理量子比特（即"零级"）层面构建容错电路，而非更高抽象层级。数值模拟显示，新方案不仅所需量子比特大幅减少，时空开销较传统方法降低约数十倍。

糸川与藤井认为量子计算时代可能比预期更早到来。无论称之为魔法还是物理，这项技术无疑为开发能抵御噪声的大规模量子计算机迈出了关键一步。