量子比特能像比特一样安全

几个世纪以来，我们已学会将信息转化为越来越耐用和有用的形式，从石碑到纸张到数字媒体。从 1980 年代开始，研究人员开始对如何将信息存储在量子计算机中进行理论研究，信息在量子计算机中会受到各种原子级错误的影响。到 1990 年代，他们找到了部分方法，但这些方法落后于它们的竞争对手传统计算机，后者提供了令人难以置信的可靠性和效率。在 11 月 5 日发布的预印本论文中，莫斯科国立大学的 Pavel Panteleev 和 Gleb Kalachev 表明——至少在理论上——量子信息可以像传统信息一样受到保护，免受错误的影响。他们结合了两种极其兼容的经典方法发明了新技术来证明。

今天的量子计算机只能使用大约 100 个量子比特——传统比特的量子等价。它们的规模需要扩大几千倍或者几百万倍才能真正发挥作用。随着量子比特数量的增加，量子数据的新方法可以保持恒定的性能，因此它应该有助于将未来量子计算机的大小和复杂程度保持在最低限度。作者还展示了其量子方法如何让经典信息的错误可测试，这是长期以来一直梦寐以求的一个功能——同时另一个小组在传统方法中发现了相同的能力。以色列 Weizmann科学研究所的 Alex Lubotzky 表示：“令人惊讶的是，两个不同的团队基本上同时解决了这个存在了 30 年的问题。”

最终我们永远无法完美地保护信息免受所有错误的影响。我们知道，在数学上，我们可以将传统信息（例如一个单词或者一个数字）表示为二进制数字或者比特——1 和 0 组成的数字序列。但是当我们真的以电路的形式构建比特时，就会发现一些讨厌的电气交互——通常简称为噪声——会导致比特随机反转成错误的值。