量子计算机在我们的大数据世界拥有巨大的希望。如果研究人员能够利用量子计算机的潜力，这些设备可以以闪电般的速度执行大规模的复杂计算。但有一个缺点，量子计算机的量子比特(基本计算单元)是极为脆弱的，其周围的环境因素会导致引入很多错误。研究人员一直在努力开发一种有效的方法来实时纠正这些错误。纠正这些量子比特错误的方法被称为量子纠错(QEC)方案。

日本冲绳科学技术研究所(OIST)量子机器部门的博士后研究员Sangkha Borah博士说：“对于量子计算来说，这些错误确实是一个极大的问题。如果我们能弄清楚如何准确地执行Q​​EC，我们可能很快就会拥有可用的量子计算机。”

现在，日本冲绳科学技术研究所的Sangkha Borah博士和其同事，以及他们在爱尔兰都柏林三一学院和澳大利亚布里斯班昆士兰大学的合作者提出了一种新的量子纠错技术，他们的这项技术详情最近已发表在《物理评论研究》上。

实现QEC需要利用一种被称为“纠缠”的量子力学特性来生成多个量子比特的集合。为了检测量子比特中发生的错误，QEC方案必须应用一系列被称为校正的测量。这些测量用来评估两个最近邻量子比特是否在同一方向上对齐。这些测量的结果被称为“校正子”，基于它们可以检测到量子比特中的错误并随后进行校正。

常用的QEC方案通常速度较慢，而且由于无法实时捕获和纠正错误，它们还会导致存储在量子比特中的信息快速丢失。此外，这种QEC方法采用了一种被称为“投影测量”的传统量子测量方法来获得校正子。这种方法需要几个额外的量子比特进行辅助，因此需要大量量子比特资源。

OIST的研究人员使用了一种“连续测量”的方法。这种测量可以比传统的投影测量更快地且以更少资源高效的进行。他们基于这种方法开发了一种被称为基于测量的连续量子误差校正估计器方案(MBE-CQEC)的QEC方案，该方案可以快速有效地检测和纠正部分噪声导致的校正测量误差。

日本冲绳科学技术研究所的这些研究人员还配置了一台功能强大的经典计算机作为外部控制器(或称估计器)来估计量子系统中的误差，他们实现完美地过滤掉了噪声，并应用反馈来纠正它们。

Borah博士解释说，这种新的QEC方案基于仍需要在量子计算机上进行实验验证的理论模型。此外，它还有一个重要的限制：随着系统中量子比特数量的增加，估计器的实时模拟会呈现指数级地变慢。Borah博士总结道：“我们正在努力解决这个问题，我们希望该领域的其他人也能帮助解决这个问题。”（编译:Qtech）