研究人员通过使用量子纠错技术，成功突破了量子计算的重要里程碑，将量子信息的寿命延长至超越盈亏平衡点，从而开启了在真实世界噪音环境中进行高效量子信息处理的道路。

理解弛豫与量子错误纠正

退相干是一种基础性现象，它使得经典行为从量子的自然法则中显现出来。这种量子-经典界面在利用这些法则进行信息处理中遇到了重大障碍，尤其是在量子计算领域。现实中的问题，比如杂散辐射，可能导致量子计算机的量子比特改变其量子状态，从而导致存储信息的流失。

盈亏平衡点与量子错误纠正

为了减轻量子解相干效应的影响，采取了量子误差校正（QEC）的策略。然而，尽管如此，之前对QEC的实验尝试在很大程度上都未能成功，因为纠错速度远低于解相干速度。这导致量子系统失去信息的速度超过了QEC所能补偿的能力。术语“拐点”描述了纠错电路的增加复杂性刚好能够抵消诱导的解相干的临界点。

扩展寿命与新的可能性

在一项具有突破性的实验中，科学家们成功将量子信息的寿命延长了超过两倍的突破点。这一重要发现表明，通过积极干预，延长量子信息的寿命并不存在任何基本的障碍。这一实验性成就与科学家们的理论预期相一致，为在辐射、宇宙射线和其他来源的噪音存在下进行量子信息处理铺平了道路。

展望未来：纠错比特和现实世界的挑战

在现实世界中，由于不可避免地受到噪声的干扰，这个研究平台面临的下一个挑战是实现两个纠错量子比特之间高度保真的逻辑操作。

在量子实验中实施网格代码

实验利用超导腔中的电磁模式中的网格编码。这一模式的量子态由辅助超导电路——称为转换器——控制。为了开展这项实验，科学家将系统冷却到比外层空间的宇宙背景温度低100倍的稀释冷却器内。一个外部控制器协调了仅需数百纳秒的量子误差校正过程，而一个增强学习代理通过优化过程来抵消实验设备和控制器中的缺陷。

参考文献：2023年3月22日发表在《自然》杂志上的题为《超越盈亏点的实时量子纠错》的文章，作者为V. V. Sivak、A. Eickbusch、B. Royer、S. Singh、I. Tsioutsios、S. Ganjam、A. Miano、B. L. Brock、A. Z. Ding、L. Frunzio、S. M. Girvin、R. J. Schoelkopf和M. H. Devoret。DOI：10.1038/s41586-023-05782-6。

这项工作是在耶鲁大学进行的，并在一定程度上由由布鲁克黑文国家实验室领导的量子优势协同设计中心（C2QA）资助。@media（最小宽度：0px）{@media（最小高度：0px）{。截止尺寸-div-gpt-ad-scitechdaily_com-box-4-0-asloaded {最大宽度：250px! important; 最大高度：250px! important}}}if（typeof ez_ad_units！=='undefined'）{ez_ad_units.push（[[250,250],'scitechdaily_com-box-4','ezslot_18',608,'0','0']）}；__ez_fad_position（'div-gpt-ad-scitechdaily_com-box-4-0'）；

本研究得到了美国陆军研究办公室和能源部科学办公室的支持，以及国家量子信息科学研究中心和量子优势协同设计中心（C2QA）的支持。制造设施的使用得到了耶鲁大学纳米科学与量子工程研究所和耶鲁工程与应用科学学院净化室的支持。