澳大利亚科学家表示，他们已经突破了可扩展量子计算机和实用量子数据存储发展面临的一个关键障碍。

科学家表示，他们破解了一个存在了十年的难题，这可能使“量子硬盘”的概念更接近现实。

解决方案涉及开发一种新型纠错系统，用于稳定量子比特（量子信息的组成部分）免受干扰，克服了实用量子计算机发展面临的一个主要障碍。

研究人员在11月4日发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究中声称，如果成功扩展，该技术将为能够存储大量量子数据的高效量子存储系统铺平道路。

研究人员在一份声明中说：“这一进展对可扩展量子计算机的发展至关重要，因为它允许量子存储系统的更紧凑的结构。”“通过减少物理量子比特的开销，这一发现为创造更紧凑的‘量子硬盘’铺平了道路 —— 一种能够可靠地存储大量量子信息的高效量子存储系统。”

量子计算面临的最大挑战之一在于管理干扰计算的错误。

量子计算机依赖于量子比特，量子比特是量子信息的微小单位，类似于经典计算机中的比特，它对温度变化和电磁干扰等环境干扰非常敏感。即使对量子比特微妙的量子状态造成微小的破坏，也会导致量子系统中的数据丢失和错误。

多年来，研究人员一直在研究保持这些量子位和它们所持有的量子数据稳定的方法。量子系统中的纠错通常是通过在遵循拓扑“代码”的晶格结构中组织量子比特来实现的。研究人员解释说，其目的是通过使用尽可能少的物理量子位来管理出现的错误，从而赢得一场“军备竞赛”

然而，目前的3D纠错方法只能处理单行量子比特上的错误，随着系统的增长，它们可以处理的错误数量受到限制。研究人员通过开发一种纠错架构克服了这个问题，该架构使用由拓扑代码组织的量子比特的3D晶格，使错误能够在3D结构内的二维表面上得到纠正，而不仅仅是在单个维度上。

研究人员说，随着系统的发展，这种结构可以通过在3D晶格内更宽的二维表面上纠正错误来处理更多的错误，从而使其更有效地扩展

“在通用量子计算机的发展中仍有重大障碍需要克服。最大的问题之一是，我们需要使用大多数量子比特 —— 机器核心的量子开关 —— 来抑制技术中出现的错误，”悉尼大学纳米研究所和物理学院的研究员、该研究的主要作者多米尼克·威廉姆森在声明中说。

“我们提出的量子架构将需要更少的量子比特来抑制更多的错误，从而为有用的量子处理释放更多的空间。”

量子理论家、悉尼大学纳米研究所所长斯蒂芬·巴特利特（Stephen Bartlett）教授在声明中补充说：“这一进步可能有助于改变量子计算机的构建和运行方式，使它们在从密码学到复杂的量子多体系统模拟等广泛应用中更容易获得和实用。”

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