通過演示三量子位（3-Qubit）矽基量子計算裝置的糾錯，日本理化學研究所的研究人員在大規模量子計算方面取得重大進展。這項研究發表在《自然》雜志上，意義在於可能有助於使實用的量子計算機成為現實。
量子計算機是目前突出的研究領域，因它們有望解決傳統計算機無法解決的重要問題。量子計算機不采用傳統計算機中固有的直接的1或0的二進制位，而是使用量子物理學的疊加狀態。然而，由於它們的設計根本不同，缺陷在於對環境噪聲和其他困難非常敏感，如退相幹，並且需要糾錯來進行精確計算。
選擇能夠作為最佳"量子比特"的系統，或進行量子計算所需的基本單位是今天研究人員們面對的一個重大挑戰。每個潛在的系統都有其自身的優勢和劣勢。今天流行的系統包括超導電路和離子，它們的好處是有某種類型的糾錯證明，使它們能夠用於現實世界的應用，盡管規模有限。
眾所周知，最近剛剛開始開發的矽基量子技術具有一個優勢，即它使用的半導體納米結構可與經常用於在一個緊湊的芯片上集成數十億個晶體管的結構相媲美，因此有可能受益於現有的制造技術。
然而，矽基技術的一個主要問題是缺乏錯誤連接的技術。研究人員之前已經證明對兩個量子比特的控制，但這對於糾錯來說是不夠的，這需要一個三量子比特系統。
在目前由理化所新興物質科學中心和理化所量子計算中心的研究人員進行的研究中，該小組實現這一創舉：展示對一個三量子比特系統（矽中最大的量子比特系統之一）的完全控制，從而首次提供矽中量子糾錯的原型，他們的方法是通過一個三量子比特的Toffoli型量子門來實現這一目標。
據論文的第一作者武田健太說："在量子點中實現量子糾錯碼的想法大約在十年前就提出，所以它並不是一個全新的概念，但在材料、器件制造和測量技術方面的一系列改進使我們能夠成功地完成這項工作。我們非常高興能取得這一成果"。
據該研究小組的負責人Seigo Tarucha稱，"我們的下一步將是擴大該系統的規模。我們認為擴大規模是下一步的工作。為此，最好能與有能力大規模制造矽基量子設備的半導體工業集團合作。
訪問文獻以解更多：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04986-6#Sec14