由超冷原子构建的量子计算机可以在长时间计算过程中纠正自身的错误，这是走向真正实用化的重要先决条件。

打造首台真正实用的量子计算机的竞赛正变得越发精彩激烈。一台由超冷原子构建的量子计算机现已跨越了实用化之路上的若干关键里程碑，跻身于少数几台同样具备强劲实力且前景可期的机器之列。

尽管人们普遍认同，足够强大的量子计算机将彻底改变我们发现新材料和新药物的能力，并破解作为互联网基石的加密算法体系，但在谈及构建量子计算机的最佳方案时，各种想法仍在相互竞争。谷歌和IBM等行业支柱已经耗时十年，利用微型超导电路建造量子计算机，而这种路线目前处于领先地位。

但另一种利用电中性超冷原子的替代方法近期正获得越来越多的关注。“原子计算”（Atom Computing）公司的本 · 布鲁姆（Ben Bloom）和他的同事们建造了一台“中性原子量子计算机”。该计算机能够反复捕捉并纠正自身的错误，这是其走向实用化的关键要求之一。

“这对于中性原子系统的能力是一个重大肯定，”他表示，“我们此前进行的实验之间的差异导致巨大的阶段性转变，但现在，重点已经变成如何把它造得更好、更快、更便宜。”

研究人员将重点放在纠错能力上，也就是量子计算机识别自身发生计算错误、丢弃错误结果并重新启动计算的能力。众所周知，量子计算机极易出错，因此解决这一问题是其走向实用化的最大挑战之一。

纠错需要将信息分散到多个量子计算位上，这些量子位被称为量子比特。随后，其中一些量子比特被用作错误发生时的警报系统，以便对错误进行修正。

原子计算公司的团队表明，他们可以在不引入任何额外错误的情况下，将用于纠错的量子比特组规模从16个一组扩大到32个一组。事实上，更大规模的量子比特组的错误率反而更低。这一点十分重要，因为增加量子计算机中的量子比特数量正是提升其性能的关键。

2023年，谷歌的研究人员在一台超导量子计算机中同时实现了量子比特数量增加且错误率下降；中国科学技术大学的一个团队在2025年也取得了同类成果。同样在2025年，美国哈佛大学的一个研究团队在另一台中性原子量子计算机上实现了相同的结果。布鲁姆表示，本项新实验的独特之处在于，其团队可以让量子计算机持续运行、检查错误，并查看那些作为警报系统的量子比特，连续进行多达90轮的错误检测。他指出：“我们的目标始终是……让纠错无限期地运行下去。”

解决工业相关的问题既需要大量的量子比特，也需要能够可靠地持续进行的计算，原子计算公司团队认为这项新成果证明了同时实现这两点的可行性。美国普林斯顿大学的杰夫 · 汤普森（Jeff Thompson）表示：“此项研究首次在单一实验中汇集了建造一台真正的中性原子量子计算机所需的全部能力。”他说，这是一项技术难度极高的实验，但整体错误率和计算速度仍有提升空间。

美国威斯康星大学麦迪逊分校的马克 · 萨夫曼（Mark Saffman）表示，这是朝建造能够真正连续运行的中性原子量子计算机迈出的又一步，其运行方式将类似传统计算机可以持续工作的原理。然而，萨夫曼也指出，在量子计算机连续完成90轮错误检测的过程中，也积累了一些额外的错误，这削弱了它的实用化前景。

布鲁姆表示，他和同事们已经在着手解决其中的部分错误，他对团队持续提升量子计算机性能的能力充满信心。在他看来，结合其他研究团队的成果来看，这项新研究使中性原子量子计算机成为包括超导量子比特在内的其他方案的强劲竞争者。

布鲁姆说：“这项研究所展示的是，许多阻碍中性原子达到超导量子比特那样出色水平的物理机制正在开始消失。”汤普森持相似的观点，他表示：“我预计整个行业接下来将迎来快速发展。”

资料来源 New Scientist