量子计算“黑马”实现通用门集合，美国能源部设定2028年期限

这项工作由芝加哥大学普利兹克分子工程学院、哈佛大学、石溪大学和Quantinuum共同完成，发表在《自然》杂志上，ScienceDaily于9月25日报道。团队在54个量子比特的离子阱电路中创建并操控了非阿贝尔任意子，随后把编织和融合两种操作结合起来，证明这条路线能够支撑任意量子算法。

这一点之所以重要，是因为量子计算机很脆弱。工程师通常把信息分散到许多物理量子比特上来保护它，但这些纠错码并不能提供通用计算所需的全部操作。常见的补救办法是通过一种叫蒸馏的提纯过程制备特殊的“魔法态”，而这一过程可能占用机器很大一部分量子比特。

据ScienceDaily报道，论文合著者、芝加哥大学普利兹克分子工程学院分子工程助理教授Ruben Verresen说：“我们演示了一种所谓的通用门集合，意思是如果你把信息存在这些类夸克的涌现形态里，再让它们移动，你就能完成任何想要的量子计算。”

非阿贝尔任意子并不是独立存在的粒子。科学家把许多普通量子比特纠缠成一个集体状态，这个状态表现得像一个遵循自身规则的新粒子。每个任意子都带有一个内部状态，当它绕着另一个任意子移动时，内部状态就会改变，而移动的先后顺序携带着信息。2024年，包括Verresen在内的团队在Quantinuum的机器上造出了与名为D4的对称群相关的任意子，但仅靠编织无法覆盖全部操作。

“非阿贝尔码是量子纠错竞赛中的一匹黑马，”Quantinuum慕尼黑办公室董事总经理兼科学负责人、合著者Henrik Dreyer说。“在这项工作中，我们展示了非阿贝尔码中的首个通用门集合，说明容错计算原则上无需借助魔法态蒸馏或培育就能实现。”

新实验改用名为S3的对称群，也就是让等边三角形保持不变的旋转和反射，并在54个纠缠量子比特上运行。ScienceDaily在9月27日的汇总中把这篇论文列入当周量子计算新闻。

华盛顿为实用机器定下日期

9月27日，费米实验室发布了美国能源部SCAC量子委员会的报告《通往一体化量子未来的道路》。报告由一个小组委员会牵头，主席是费米实验室首席技术官Anna Grassellino，副主席是芝加哥大学教授Supratik Guha。报告以里程碑的方式规划了一条路线，要求在2028年前演示一台具有科学相关性、带纠错功能的量子计算机，并勾勒了设立专门量子计算用户设施的长期设想。

报告分三个阶段：2026年至2028年间开展竞争性的“量子重大挑战”，随后规划用户设施，2030年起迈向一体化量子未来。文件主张，衡量成功应看科学实用性，而不是量子比特数量，能源部应保持技术中立。

产业界的路线图已经在向类似的期限靠拢。IBM于8月19日表示，它已将两个低温模块接入并冷却到同一环境中，这是把数百个量子芯片连接起来的一步。据公司公告，这些模块高和宽都超过8英尺，不到五天就冷却到4开尔文，随后不久降到15毫开尔文以下。IBM计划在2027年前把多个处理器连接成一台至少拥有1000个可编程量子比特的机器，并在2029年推出容错的IBM Quantum Starling。

逻辑量子比特的数量也在增加。Interesting Engineering报道，Infleqtion的Sqale机器用80个物理量子比特演示了30个纠缠逻辑量子比特，公司称这使其成为首个在商用平台上达到这一水平的中性原子系统。首席执行官Matt Kinsella表示，公司目标是到2028年达到100个逻辑量子比特。

模拟与轨道

量子硬件也被用来研究物理问题。ScienceDaily于9月26日报道，杜克大学牵头的一个团队用13个离子的量子模拟器重现了弦断裂，这一过程与早期宇宙中的粒子形成有关。论文于9月23日发表在《自然·物理》上。研究负责人Christopher Monroe说，在无法亲眼观察大爆炸的情况下，量子模拟是研究物质形成的最佳可用平台。

实验室之外，The Next Web于9月28日报道，印度初创公司TakeMe2Space将于10月1日通过SpaceX的拼车发射将其MOI-1A卫星送入轨道。公司称这是印度首颗轨道计算卫星，搭载Nvidia Orin NX边缘芯片，功率约150瓦，已签约23家客户。它取代了MOI-1，后者在1月12日ISRO的PSLV-C62火箭第三级故障中丢失。

更好的纠错和由政府背书的期限，这两条线索如今共用同一份时间表。物理能否跟上这个进度，仍是悬而未决的问题。