众所周知，量子位很容易出现故障，但用单个激光脉冲构建它们可能会改变这种情况

量子位通常由超导金属制成，需要冷却到接近绝对零以避免崩溃。但科学家们刚刚从单个激光脉冲中构建了一个无错误的“逻辑量子位”，并且它可以在室温下工作。

科学家们利用单个光脉冲创建了一个无错误的量子比特，这为未来基于光的室温量子计算机带来了希望。

经典计算机中的位将信息存储为 1 或 0，而量子计算机中的量子位可以将信息编码为 1 和 0 的叠加，这意味着一个量子位可以同时采用两种状态。 

当未来量子计算机拥有数百万个量子位时，它们处理计算的时间将是当今最强大的超级计算机的一小部分。但迄今为止最强大的量子计算机仅包含大约 1,000 个量子位。 

大多数量子位是由超导金属制成的，但这些量子位需要冷却到接近绝对零，以实现量子力学定律的稳定性。量子位也很容易发生故障，如果量子位在计算过程中发生故障，它存储的数据就会丢失，并且计算会被延迟。

解决这个问题的一种方法是使用量子纠缠将多个量子位缝合在一起，阿尔伯特·爱因斯坦将这种效应称为“远距离幽灵作用”。通过空间和时间内在地连接它们，使它们共享一个在单个量子态中，科学家可以形成一个“逻辑量子位”，将相同的信息存储在所有组成的物理量子位中，如果一个或多个物理量子位失败，计算可以继续，因为信息存储在其他地方。

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但是您需要许多物理量子位才能创建一个逻辑量子位。例如，量子计算公司 QuEra 和哈佛大学的研究人员最近展示了使用逻辑量子位进行量子纠错的突破，并于 2023 年 12 月 6 日在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。这将导致今年晚些时候推出具有 10 个逻辑量子位的量子计算机，但它将使用 256 个物理量子位来制造。 

因此，研究人员正在寻找创建量子位的替代方法，并且之前已经证明可以从单个光子（光粒子）创建物理量子位。这也可以在室温下运行，因为它不依赖于使用需要冷却的超导金属来制造量子位的传统方法。但单个物理光子量子位仍然容易出现故障。

在 2023 年 8 月《自然》杂志上发表的一项研究中，科学家表明可以成功地纠缠多个光子量子位。在这项研究的基础上，同一团队现在已经证明，您可以使用包含多个自然纠缠光子的单个激光脉冲来创建一个事实上的逻辑量子位，它具有固有的纠错能力。他们于 1 月 18 日在《科学》杂志上发表了他们的发现。

“我们的激光脉冲被转换为量子光学状态，这使我们具有纠正错误的固有能力，”德国美因茨约翰内斯古腾堡大学理论量子光学教授彼得·范洛克（Peter van Loock）和合作者12 月 6 日研究的作者在一份声明中说道。 “虽然该系统仅由激光脉冲组成，因此非常小，但原则上它可以立即消除错误。”

根据他们的结果，不需要从不同的光脉冲中创建单个光子作为量子位，然后再将它们纠缠在一起。范洛克补充道，你只需要一个光脉冲就可以创建一个“强大的逻辑量子位”。

尽管结果很有希望，但他们通过实验创建的逻辑量子位还不足以达到在真正的量子计算机中作为逻辑量子位执行所需的纠错水平。相反，科学家们表示，这项工作表明您可以使用光子方法将不可校正的量子位转换为可校正的量子位。