在量子計算中，一個量子位元或「量子位元」是一個資訊單位，就像經典計算中的二進位位元一樣。二十多年來，物理學家和工程師們向世界展示了量子計算在原則上是可能的，透過操縱量子粒子——無論是原子、離子還是光子，來創造物理量子位元。

但是，成功地利用量子力學的奇異之處進行計算，比簡單地累積足夠多的物理量子位元要複雜得多，因為物理量子位元本身就不穩定，容易從量子狀態中崩潰。

創建邏輯量子位元作為可控單元——就像經典位元一樣，一直是該領域的基本障礙，人們普遍認為，除非量子電腦能夠在邏輯量子位元上可靠地運行，否則技術無法真正起飛。

近期，一群來自美國哈佛大學的團隊在尋求穩定、可擴展的量子運算方面實現了一個關鍵的里程碑。該團隊首次創建了一個可編程的邏輯量子處理器，能夠編碼多達48個邏輯量子位元，並執行數百個邏輯閘操作。

據悉，他們的系統是第一個在糾錯量子計算機上執行大規模演算法的演示，預示著早期容錯或可靠不間斷量子計算的到來。研究人員將這項成就描述為一個可能的轉折點。

研究人員說，“我認為這是一個非常特別的事情即將到來的時刻。儘管未來仍有挑戰，但我們預計這一新的進展將大大加速大規模、有用的量子計算機的發展。”

這項突破建立在多年來對一種稱為中性原子陣列的量子運算架構的研究之上，該架構也是在哈佛大學的實驗室中首創的。最新研究成果已於近期發表在了《自然》雜誌上。

具體而言，一塊超冷的懸浮銣原子是這個系統的核心。這些原子，作為系統的物理量子位，可以移動和形成對或成為「糾纏」在計算過程中。糾纏的原子對聚集在一起形成量子閘，這是代表計算能力的單位。該團隊先前在糾纏操作中展示了低錯誤率，從而確立了中性原子陣列系統的可靠性。

在他們的邏輯量子處理器中，科學家現在已經證明了使用雷射對整個邏輯量子位元部分的平行多路控制。與單獨控制物理量子位元相比，這種方法更有效率且可擴展。

「我們正試圖標誌著這一領域的轉變，開始用糾錯量子位元而不是物理量子位元測試演算法，並為更大的設備開闢道路。」他們說。