加州理工學院的科學家與創業公司 Oratomic 開發出一種方法，顯著減少實現容錯量子計算所需的量子位（qubit）數量，這可能加速實用量子電腦的到來。研究團隊表示，一台完全運作的量子電腦只需 10,000 至 20,000 個量子位，遠低於之前認為需要的數百萬個。這一突破來自於一種新的量子錯誤修正架構，該架構減少了修正錯誤所需的冗餘量子位數量，而這也是建立可靠量子系統的最大挑戰之一。
量子電腦依賴於量子位，這些量子位高度敏感且容易出錯。現有的方法通常需要約 1,000 個物理量子位來創建一個邏輯量子位，這使得大規模系統的構建變得困難。為了解決這一問題，研究人員使用中性原子系統，其中原子作為量子位，並利用激光束（即光學鑷子）進行排列。與其他平台不同，這些原子可以在長距離內移動並連接。研究人員 Manuel Endres 表示，中性原子量子位可以在大距離之間直接連接。
光學鑷子可以將一個原子運送到陣列的另一端，並與另一個原子直接糾纏。這種靈活性使得高效率的錯誤修正碼成為可能，每個物理量子位可以支持多個邏輯量子位。結果是一個邏輯量子位可以使用少至五個物理量子位來構建。Endres 表示，這種方法的效果非常驚人，這就是我們所稱的超高效錯誤修正。
這一方法基於中性原子系統的快速進展，目前已在實驗室中展示出超過 6,000 個量子位的陣列。這些發現可能對數字安全性產生重大影響。更高效的量子電腦將能夠比預期更快地破解廣泛使用的加密方法，如 RSA 和橢圓曲線密碼學。這些系統可以運行由 Peter Shor 開發的 Shor 算法，該算法能以指數級速度分解大數，超越傳統電腦的計算能力。
數十年來，量子位數量被視為實現容錯量子計算的主要障礙。研究人員表示，希望他們的工作能改變這種看法。John Preskill 表示，他在容錯量子計算方面的研究已經超過了他的一些合著者的年齡，而如今終於接近實現。儘管這些結果仍屬於理論範疇，研究人員指出，中性原子系統的進展表明實用量子電腦可能會比預期更早出現。Dolev Bluvstein 表示，現在是時候建造這些機器了。該研究發表於《自然》期刊。
