量子突破：'魔幻态'制备如今更简易、更快速且噪声干扰大幅降低

数十年来，量子计算机实现比传统计算机快数百万倍的计算能力始终是一个诱人却遥远的目标。然而，量子物理学领域的一项新突破可能已显著加速了这一进程。

在PRX Quantum期刊发表的研究论文中，大阪大学工程科学研究生院与量子信息量子生物学研究中心的研究人员开发出一种新方法，能以极低的开销和前所未有的精度制备用于量子计算机的高保真"魔法态"。

量子计算机利用量子力学的非凡特性（如纠缠态和叠加态），其计算效率远超经典计算机。这类机器有望推动工程、金融和生物技术等领域的革新。但在实现之前，必须克服一个重大障碍。

"量子系统始终对噪声极度敏感，"首席研究员糸川智弘指出，"即使温度出现最微小的波动，或外部光源的单个杂散光子，都足以摧毁量子计算机的运作环境，使其完全失效。噪声绝对是量子计算机的头号天敌。"

因此，科学家们对构建所谓容错量子计算机产生浓厚兴趣——这类设备具备足够鲁棒性，即使在噪声干扰下仍能保持精确计算。通过下仍能保持精确计算。通过魔法态蒸馏从多个含噪量子态制备单一高保真量子态，是构建此类系统的真量子态，是构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消耗极大的过程，因其需要大量量子比特，"资深作者藤井启介解释道，"我们试图探索能否加速制备量子计算所需的高保真态。"

基于此研究思路，该团队开创性地构建了"零级"魔法态蒸馏方案——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，这种新方法不仅所需量子比特大幅减少，空间与时间开销更降低约数十倍。

糸川与藤井乐观表示，量子计算时代的到来可能比我们想象的更近。无论称之为魔法还是物理，这项技术无疑标志着向开发可抵御噪声的大规模量子计算机迈出了关键一步。