容错量子计算机能为世界上一些最紧迫的医学、金融和环境问题提供全新的解决方案，并可促进人工智能的真正广泛使用，这些原因正在推动全球对量子技术产生浓厚的兴趣。然而，为实现这一新计算范式而制定的各种时间表需要有重大突破和创新才能保证它是可实现的，而最紧迫的挑战莫过于从单纯的物理量子比特向容错量子比特转变。

在这条道路上的第一个有意义的步骤中，来自世界上最大的集成量子计算公司Quantinuum的科学家与其合作者一起展示了一种容错方法。研究人员是在Quantinuum H1量子计算机上展示了这种首次使用了三个逻辑编码量子比特的容错技术，在霍尼韦尔的支持下，他们还实施了一个数学任务程序。

容错量子计算方法有望为分子模拟、人工智能、优化和网络安全等领域的现实问题的实际解决方案开辟一条道路。继近年来在量子计算硬件、软件和纠错方面取得一系列重要突破之后，Quantinuum日前在arXiv上发表的一篇名为“Fault-Tolerant One-Bit Addition with the Smallest Interesting Colour Code”的新论文中宣布了他们的这一研究成果。

许多公司和研究小组都致力于通过处理量子计算机执行操作时自然产生的噪声来实现容错。Quantinuum是该领域公认的先驱，它实现了多项首创技术，例如使用实时纠错以完全容错的方式演示两个逻辑量子比特之间的纠缠门，以及使用两个逻辑编码的量子比特模拟氢分子。 

通过使用已知最小的容错量子电路执行1比特加法，该团队实现的错误率几乎降低了一个数量级，约为1.1x10^-3，而未编码电路的错误率约为9.5x10^-3。Quantinuum H系列量子计算机中使用的量子电荷耦合器件(QCCD)架构的物理错误率使得对观察到的错误进行抑制成为可能，该错误率低于迄今为止已知的任何其他系统。这些错误率处在可执行容错算法的范围内。

Quantinuum首席产品官兼创始人Ilyas Khan表示：“除了继续为量子生态系统提供量子计算早期可行性的证据之外，当前的演示还因其独创性而值得注意。H系列的离子阱架构提供了最低的物理错误率和源自量子比特传输的灵活性，这使得我们的硬件用户能够选择更广泛的纠错码，而这正是这一切成为可能的原因。当我们将硬件质量与现实世界中有意义的任务联系起来时，请留意未来一段时间内进一步重要的计算进展。”

低开销的逻辑Clifford门与3D颜色码的横向CCZ门相结合，使团队能够将两比特量子比特门的数量和1比特加法所需的测量数量从1000多个减少到了36个。

Quantinuum高级研究科学家、该论文的首席研究员Ben Criger表示：“我们在这里演示的CCZ门是Shor算法、量子蒙特卡罗、拓扑数据分析和许多其他量子算法的关键组成部分。这一结果证明，真正的量子硬件现在能够同时运行容错量子计算的所有要素：状态准备、克利福德门、非克利福德门和逻辑测量。”(编译:Qtech)