日本理化学研究所(RIKEN)的研究人员通过在3量子比特硅基量子计算系统上演示量子纠错，实现了向大规模量子计算迈出了重要一步。这项发表在《自然》杂志上的研究可以为实现实用的量子计算机铺平道路。

量子计算机是当今的热门研究领域，因为它们有望解决某些使用传统计算机难以解决的重要问题。量子计算机使用的是完全不同的架构，它利用了量子物理学中的叠加态，而不是传统计算机中使用的0或1二进制位。然而，由于它们的设计方式完全不同，这种计算机对环境噪声和退相干等因素非常敏感，因此需要进行纠错才能进行精确计算。

当今的一个重要挑战是选择最适合做“量子比特”的系统，不同的候选系统都有自己的长处和短处。当今一些主流的系统包括超导电路和离子阱，它们的优点是已经证明了可以进行某种形式的纠错，即使在小规模下也可以投入实际使用。硅基量子技术在过去十年才开始发展，它的优势在于利用了类似于晶体管的半导体纳米结构，因此可以利用当前的生产制造工艺。

然而，硅基量子计算技术的一个主要问题是缺乏错误纠正技术。研究人员之前已经证明了对两个量子比特的控制，但这还不足以进行纠错，这至少需要一个有3量子比特以上的系统。

在目前由RIKEN新兴物质科学中心和RIKEN量子计算中心的研究人员进行的研究中，该小组实现了这一壮举，他们演示了对3量子比特系统(硅基体系中目前最大的量子比特系统之一)的完全控制，从而首次实现了硅中进行量子纠错的原型。他们是通过实施一个3量子比特Tooffoli型量子门来实现这一目标。

该论文的第一作者Kenta Takeda表示：“在量子点中实现量子纠错码的想法大约是在十年前提出的，因此这不是一个全新的概念，而是对材料的一系列改进。设备制造和测量技术的进步让我们能够在这项工作中取得成功。我们很高兴能够实现这一目标。”

根据该研究小组负责人Seigo Tarucha的说法，他们的下一步研究计划将是扩大系统的规模。他说：“我们认为扩大规模是我们要做的下一步。因此，与能够大规模制造硅基量子器件的半导体行业公司合作将是一件很好的事情。”（编译:Qtech）