左右？以构建量子退火器而著称的公司现在还在制造基于门的硬件。图源：D-Wave D-Wave 在量子计算领域有些与众不同，成立于上个世纪。它最初的产品并非像 IBM 或谷歌正在开发的那样的量子计算机。相反，该公司建造了如今称为量子退火器的设备，这台机器并不是通用的，但可以解决大量的优化问题。尽管其硬件与基于门的量子计算机所使用的量子比特有一些相似之处，但运作方式根本不同。几年前，D-Wave 开始研究基于门的硬件，显然选择了一种有些不寻常的量子比特技术，称为 fluxonium。今年，该公司收购了一家名为 Quantum Circuits 的初创公司，该公司源自耶鲁大学，并一直在开发一种称为双轨量子比特的技术（与亚马逊使用的相同），这有望使大多数错误变得非常易于检测，从而简化错误修正。在周三，该公司将在《自然》杂志上发布一篇论文，描述验证这种双轨技术的关键步骤，显示这两种量子比特可以纠缠而不改变它们最好的特性：大多数是易于检测的单一类型。共振 双轨量子比特的基本结构依赖于制造两个相互关联的谐振器，我们称之为左和右。如果你在系统中放入一个单光子并测量它，它将始终位于左谐振器或右谐振器中。但可以将该单光子放入左右两者的叠加状态。这些就是构造量子比特所需要的所有特征。双轨设置的好处在于，最常见的错误仅仅是光子逃离硬件。（有时这被称为“擦除量子比特”，因为光子的丢失擦除了其包含的信息。）下一个最常见的错误是翻转量子比特的相位，而位翻转则是一个非常遥远的第三。至关重要的是，光子丧失可以通过适当的硬件轻松检测，无需运行错误修正代码所需的额外量子比特。你仍然需要错误代码来处理其他错误。但由于它们应该较少发生，而相位翻转将更为常见，因此应该可以使用一种更简单、更紧凑的错误代码——这种代码可能会根据剩余两种错误类型的相对频率进行定制。这意味着你需要分配更少的硬件量子比特来处理每一个逻辑的、经过错误修正的量子比特。D-Wave 正在押注这将允许它在不必构建如此多硬件的情况下获得有用的量子计算。但双轨量子比特不像许多其他方法那样被广泛研究，这就是该公司今天发布论文的原因。这三种错误类型的相对频率主要是在简单静止的单量子比特上进行研究的，试图保持其初始值。进行计算将需要对量子比特进行大量操作，而这些操作可能会拥有不同的错误等级。D-Wave 的 Trevor Lanting 对 Ars 说："通常在你开始产生两个量子比特或纠缠门时，你可能会扭曲你的错误等级。因此对于主要错误，除了擦除之外，其他错误可能会开始出现。我们在《自然》上发布的这个两量子比特门让我们非常兴奋的基本特征之一是它保持了错误等级。"（出于好奇，亚马逊不需要做类似的事情，因为它选择了一个系统，在该系统中，双轨量子比特之间的任何连接都是通过基于 transmon 的中介量子比特来介导的。因此，它从不需要直接纠缠双轨量子比特。） 验证 D-Wave 在论文中设定了三个目标：证明两个双轨量子比特的纠缠，显示操作足够快速以进行实际量子计算，以及展示任何错误的发生比例与将量子比特用作存储时大致相同。该公司设置了一对双轨量子比特，每个量子比特包含两个耦合的谐振器。它们之间是一个可调耦合器，可以开启或关闭。根据该耦合器的状态，两个量子比特可以独立操作或相互作用。实际上，这涉及将耦合器设置为一个量子比特（称为控制量子比特）部分占据耦合器，从而使其与第二个量子比特相互作用。运行一个纠缠门结果证明是极其简单的：激活连接，等待，然后再关闭它。“等待”部分甚至没有给你时间去查看手表；大约是 200 纳秒，整个纠缠过程需要 500 纳秒。“我们可以在几百纳秒内完成这些操作，因此这是快速操作，”Lanting 说。“因此，不仅你拥有双轨设备的高保真度，而且你正在生产快速的纠缠操作。”至关重要的是，它保持了相同的错误等级。