耶鲁大学的研究人员首次利用一种被称为“量子纠错”的过程大大延长了量子比特的寿命。在耶鲁大学的Michel Devoret的带领下，该研究首次实验证明了量子纠错在实践中是有效的。该实验下量子比特的保存时间比相同信息未经任何纠错而存储在硬件中的时间要更长。他们的研究成果发表在近期的《自然》杂志上。

量子系统是脆弱的。它们被一种称为“退相干”的基本现象所困扰，在这个过程中，存储在量子比特中的信息由于与周围环境的相互作用而迅速失去其量子特性。更大的量子系统意味着周围环境的影响会更具侵入性，编码的量子比特也变得更加脆弱。由于“退相干”影响，以及执行纠错所需额外资源的复杂性，人们此前在实践中从未能明确地延长量子比特的寿命。

量子纠错是一种旨在使量子信息保持完整的过程，量子纠错理论于1995年被提出，它提供了一种对抗这种退相干的方法。它使用冗余量子比特，通过将量子比特的信息编码到一个更大的系统上来保护量子比特。研究人员表示，事实上，仅用未校正的量子比特来实现收支平衡是一件罕见的事情。与理论承诺相反，在大多数实验中，纠错加速了量子信息的退相干。

Devoret的团队已经设法将量子信息的寿命延长至一倍以上。他们的经过纠错后的量子比特存活了1.8毫秒。他们是使用2001年发明的一种纠错码来实现了这一结果。Devoret说：“我们首次证明，让系统更加冗余并主动检测和纠正量子错误可以提高量子信息的弹性。我们的实验表明，量子纠错是一种真正实用的工具。这不仅仅是一个原理验证演示。”

该论文的第一作者Volodymyr Sivak表示，这种性能加强部分是通过使用机器学习代理来实现的，该代理调整了纠错过程以改善结果。Sivak说：“没有任何单一的突破能够实现这一结果，它实际上是过去几年开发的一系列不同技术的组合，我们在这个实验中结合了这些技术。”

量子计算实际能否成功将取决于是否可以利用量子纠错创建质量极高的量子比特。Sivak说：“我们的实验验证了量子计算的基石假设，这让我对这个领域的未来感到非常兴奋，”（编译:Qtech）