普林斯顿大学的研究人员开发出一种方法，可以揭示量子计算机中的错误位置，使错误纠正容易十倍。研究人员表示，这将大大加快大型量子计算机的研发进度，使其能够解决世界上最具挑战性的计算问题。

在普林斯顿大学Jeff Thompson的领导下，该研究小组展示了一种比以往任何时候都更容易识别量子计算机中何时发生错误的方法。这是量子计算硬件研究的一个新方向，因为此前量子计算硬件研究更多时候只是寻求降低错误发生的概率。

Thompson的实验室致力于研究一种基于中性原子的量子计算机。在构成计算机的超高真空室里，量子比特存储在单个镱原子的自旋中，这些原子被称为光镊的聚焦激光束固定在原地。

在这项工作中，由研究生Shuo Ma领导的团队使用了一个由10个量子比特组成的阵列，他们在首先单独操纵每个量子比特的情况下，确定了发生错误的概率，然后确定了在一起操纵成对量子比特时发生错误的概率。他们发现此类系统的错误率接近现有技术水平：单量子比特门的错误率为0.1%，双量子比特门的错误率为2%。

然而，这项研究的主要成果不仅在于低误差率，还在于在不破坏量子比特的情况下用不同的方法来描述误差率。与之前的工作相比，通过使用原子内不同的能级来存储量子比特，研究人员能够在计算过程中监控量子比特，以实时检测错误的发生。这种测量会使出现错误的量子比特发出闪光，而没有错误的量子比特则保持黑暗，不受影响。

这一过程将误差转化为一种被称为“擦除错误”的误差。Thompson表示，擦除错误此前一直是在由光子构成的量子比特的背景下进行研究的，长期以来，人们一直认为擦除错误比未知位置的错误更容易纠正。然而，这项工作是首次将擦除错误模型应用于在基于物质的量子比特。

在演示中，大约有56%的单量子比特错误和33%的双量子比特错误在实验结束前就能被检测出来。最关键的是，检查错误的行为并不会导致更多的错误： 研究人员发现，检查会使错误率增加不到0.001%。

Thompson认为，可以通过额外的工程设计来提高检测到的错误率。研究人员认为，采用新方法后，经过优化的协议应该可以检测出接近98% 的错误。这可以将实施纠错的计算成本降低一个数量级以上。

他说："我们需要在许多不同领域取得进展，才能实现有用的大规模量子计算。系统工程面临的挑战之一是，你所取得的这些进展并不总是有建设性的意义。擦除转换的好处在于，它可以应用在数量不同的量子比特和不同架构的量子计算机中，因此可以结合其他开发技术进行灵活部署。”（编译：Tmac）