通過對代碼進行一番調整，悉尼大學本科生Pablo Bonilla Ataides，已經有效地提升了新興的量子計算機的糾錯能力。現年21歲的Bonilla表示：“量子技術仍處於起步階段，這部分歸咎於我們無法克服因機器運算固有的不穩定性而產生的如此多的錯誤”。而這個簡單而巧妙的改動，已經引起了位於加州帕薩迪納市的AWS量子計算中心、以及美國耶魯和杜克大學的量子技術研究人員的關注。

Pablo Bonilla Ataides（左）與物理學院合著者Ben Brown博士（來自：USYD）

物理系大二的時候，Bonilla 被要求查看一些常用的糾錯代碼，並思考能夠對其加以改進。有趣的是，通過在設計中翻轉一半的量子比特（Qubit），他們發現能夠將抑制錯誤的能力有效地提升一倍。

最近，研究合著者Steve Flammia 博士還將工作從悉尼大學轉到了AWS 量子計算項目。在量子硬件的開發過程中，該公司發現糾錯技術在其中扮演著重要的角色。

（圖自：USYD / Louise Cooper 攝）

AWS 高級量子研究科學家Earl Campbell 博士補充道：在普通人看到量子計算機帶來切實的效益之前，從業者們仍面臨著大量的工作。

但在看到這項研究工作後，他還是對量子糾錯代碼的如此細微的改進、以及可能對預測性能產生如此大的影響而感到驚訝不已。

在此基礎上，AWS 量子計算中心團隊還期待著與各界展開更加深入的合作，探討其它有前途的替代方案，讓新穎且強大的量子計算技術更接近於現實。

研究配圖- 1：位於方格頂點上的量子比特

當前半導體行業廣泛採用的數字晶體管，發生錯誤的機率還是極少的。我的日常生活中的智能手機、筆記本電腦、以及超級計算機，都在沿用傳統的計算機設計方案。

然而量子計算機中的“開關”（又稱量子比特），對外部環境的干擾（或噪聲）特別敏感。為了讓量子計算機能夠投入實際運用，科學家表示需擁有大量高質量的量子比特。

研究配圖- 2：XZZX 與開放邊界CSS 表面代碼的最大似然解

其中一種方法，就是通過各種改進，來降低量子計算機的噪聲水平。同時利用機器的某些能力，來抑制低於特定閾值的錯誤量子比特（也就是所謂的量子誤差校正）。

耶魯大學量子研究計劃助理教授Shruti Puri 表示，她帶領的研究團隊，對將“純粹且優雅”的新代碼運用於相關工作中深感興趣。

研究配圖- 3：兩種表面代碼的閾值預估

Shruti Puri 指出：儘管相關代碼已經被廣泛研究了將近20 年，但這項研究卻通過簡單的修改而實現了卓越的糾錯性能。

對於耶魯大學和其它正在開發新一代量子技術的研究團隊來說，新代碼有助於極大地縮減達成可伸縮量子計算的時間。

研究配圖- 4：使用匹配解碼器的XZZX 代碼閾值

研究合著者、物理學院的David Tuckett 博士表示：“這有點像是與量子對手玩戰艦棋遊戲，從理論上來講，他們可以將棋子放在板上的任何位置。但在數百萬場遊戲之後，我們總能知曉某些潛在的招數”。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上，原標題為《The XZZX Surface code》。