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由硅制成的微型量子计算处理器在某些逻辑操作（门）中的保真度最终超过了99% ， 量子计算机以物理系统的量子状态存储信息（在本例中 ， 是两个硅量子位） ， 然后操纵量子态 ， 以经典计算机无法实现的方式进行计算 ， 保真度是衡量现实生活中量子计算机是否实用的关键指标 。 如果逻辑门的保真度太低 ， 计算就会失败 ， 因为错误积累的速度会超过纠正的速度 。 来自美国 ， 日本荷兰澳大利亚的三个科学家团队表明 ， 两个硅量子位之间的“if-then”逻辑门的保真度超过99% 。
首先 ， 得到这个结论需要精确测量故障率 ， 确定错误的性质和原因 ， 并对设备进行微调 ， 科学家们在三个实验中的两个实验使用了一种称为门集层析成像的技术来实现这一点 。 该技术结合了许多单独实验的结果 ， 创建了每个逻辑门中错误的详细快照 。 科学家们能够精确地确定由不同来源产生的误差 ， 并对设备进行微调 ， 确定误差率低于1% 。
那么这个突破有什么用吗？用处太大啦～
量子计算能够解决很多问题 ， 比如预测新分子的行为 ， 其速度远远快于当今的计算机 ， 总之需要运算的地方都可以用量子计算机 。 但是要做到这一点 ， 科学家们必须构建量子位 ， 设计它们之间的精确耦合 ， 并将系统扩展到数百万个量子位 。 科学家们预计 ， 硅制成的量子位比今天的量子计算机试验台所用的量子位材料更好 ， 后者要么依赖于俘获离子 ， 要么依赖于超导电路 ， 实现高保真逻辑门为基于硅的测试台量子计算机打开了大门 。 它还展示了详细的错误描述的力量 ， 帮助用户精确定位错误模式 ， 然后解决或消除它们 。
量子比特实际上是一种受保护、可控的双态量子系统 ， 也是量子计算的核心 ， 量子计算处理器是通过组装至少两个（希望有一天能达到数百万）量子位的阵列 ， 以及一个可以在每个量子位上和成对量子位之间执行逻辑门的集成控制系统来构建的 ， 它们的性能和能力受到逻辑门错误的限制 。 高保真门的错误率很低 ， 一旦错误率低于某个阈值——科学家认为大约为1%——量子纠错原则上可以进一步降低错误率 。 在实验室实验中突破这一门槛是任何量子比特技术的一个重要里程碑 。
来自美国能源部DOE资助的量子性能实验室的量子计算科学家与澳大利亚实验物理学家合作 ， 设计了一种新的门集层析成像技术 ， 可定制为3量子位硅量子位处理器 。 他们用它来测量六个逻辑门中每一个上240种不同类型的可能错误的发生率 。 在这些可能的错误中 ， 95%没有发生在实验中 ， 其余的错误加起来不到1%的 。 日本和荷兰的科学家们同时报告了类似的结果 ， 荷兰的研究小组也使用美国能源部资助的pyGSTigateset断层扫描软件来确认了他们的演示 。
【重要突破，美国科学家制造了硅量子处理器，其逻辑门保真度超过99%】
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