牛津大學量子運算突破：670萬次操作僅1次錯誤

牛津大學科學家近日締造量子精確度新世界紀錄，利用微波控制離子技術達成每670萬次量子操作僅出現1次錯誤的驚人表現。這項突破將大幅縮減未來量子電腦的體積與成本。

研究團隊在量子邏輯運算中測得僅0.000015%的錯誤率，這項成果較該團隊十年前保持的紀錄提升近十倍。換個角度想，一個人今年被雷擊中的機率（約120萬分之一）都比牛津量子閘出錯的機率還高！

該研究已發表於頂尖期刊《物理評論快報》，論文共同作者、牛津大學物理系大衛·盧卡斯教授強調：「這是有史以來全球最精確的量子位元操作紀錄，為打造能解決實際問題的量子電腦邁出關鍵一步。」

量子電腦要進行有效運算，必須在眾多量子位元間執行數百萬次操作。錯誤率過高將導致最終結果毫無意義。雖然可以透過錯誤修正機制來彌補，但這意味需要更多量子位元。新技術透過降低錯誤率，有效減少了所需量子位元數量，進而縮小量子電腦的體積與製造成本。

研究共同主持人、牛津物理系研究生莫莉·史密斯指出：「大幅降低錯誤率能顯著減少錯誤修正所需的基礎架構，為未來開發更小巧、快速且高效的量子電腦開闢道路。這項精準控制技術也將應用於量子時鐘、量子感測器等尖端科技。」

團隊選用鈣離子作為量子位元載體，因其具有壽命長、穩定性高等優勢。突破性的關鍵在於：有別於傳統雷射控制法，牛津團隊改採微波電子訊號來操控量子態。這種方法不僅穩定性更高，更具備成本效益與晶片整合優勢，且實驗僅需在室溫環境下進行，無須磁場遮蔽裝置。

牛津團隊2014年創下的前紀錄為百萬分之一錯誤率，其技術成果已衍生出牛津離子公司。儘管單量子位元控制已達驚人精度，研究團隊坦言雙量子位元閘門的錯誤率仍約兩千分之一，降低這部分錯誤將是實現完全容錯量子電腦的關鍵。

這項研究由牛津大學物理系與大阪大學量子資訊與量子生物學中心的科學家合作完成，並獲得英國國家量子技術計畫支援。