1月19日发表在《自然》（Nature）上的三份研究都展示了量子计算机的运算准确率超过了99%，是量子计算研究机领域一个重要的里程碑。

量子计算机示意图

数位，也叫比特，是计算机的基本信息单位。现在计算机的数位只有0和1两种状态；而量子计算机的量子数位除了0和1之外，还有第三种既是0又是1的状态，就是所谓的量子迭加态。这使得量子计算机拥有比现在计算机强大很多的计算能力。但是，因为量子迭加态很容易受到外在因素的干扰，所以量子数位的出错率很高。这是量子计算机研发道路上的一个主要障碍。

这三份研究在这方面实现了突破。而且，三份研究的设计都是使用硅材料，这意味着这些设备与现在主流的半导体制造技术更兼容。

第一份研究由澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）物理学家安德里亚·莫雷洛（Andrea Morello）负责，使用磷原子核的自旋特性编码量子信息。

另外两份研究分别由荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）和日本理化学研究所（RIKEN）完成，采用的是不一样的技术——使用困在硅和硅锗合金制成的量子点内的自旋电子作为量子数位。这两个研究组设计的单数位和双数位系统的准确率也都超过了99%，详见下表。

莫雷洛说，他们研发的硅基量子数位能够保持信息的时间长度，在2014年已经达到35秒，而当时其它技术能够保持信息的时间长度只有百微秒。但是为了实现这项优势，他们的量子数位需要和周围的环境隔开，导致数位之间沟通不利。而要实现大规模的运算，量子数位之间必须能顺利沟通。

现在他们解决了这个问题。他们利用了一个电子和两个磷原子核组成的三量子数位系统。两个磷原子核通过这个电子进行沟通，研究人员只操控两个磷原子核，所以这个系统只有两个量子数位参与运算，但算是三个量子数位的系统。

荷兰研究组负责人西格·塔鲁查（Seigo Tarucha）说：“这是第一次自旋量子数位技术与超导电路和离子阱技术相比，在全局量子控制性能方面有了竞争力。”

莫雷洛说：“错误率只有在低于1%的情形下，才有可能使用纠错协议。现在终于达到了这个标准，下一步我们可以开始设计硅基量子处理器，并扩大规模，进行有实际意义的、可靠的运算。”