科学家在世界上首次验证了量子计算中的一个神秘现象，从而可能为制造性能远超任何超级计算机的容错型量子计算机铺平道路。

这项被称为“魔态蒸馏”的操作过程最早是20年前提出的，但此后科学家一直无法将其用于处理逻辑量子比特。该过程一直被认为是制取名为“魔态”的高质量资源的关键，而这样的资源是实现量子计算机的全部潜力所必需的。

“魔态”是指预先制备好的量子态，它们随后会被最复杂的量子算法作为资源消耗掉。如果没有这些资源，量子计算机就无法利用量子力学的那些奇异定律实现对信息的并行处理。与此同时，“魔态蒸馏”是一个过滤过程。通过该过程，最高质量的魔态将得到“净化”处理，从而能够被用来运行最复杂的量子算法。

迄今为止，这一过程只能在易出错的普通物理量子比特上（而不是在逻辑量子比特上）实现。逻辑量子比特是指拥有相同数据并被设定为可以发现和纠正频繁出现的量子计算操作误差的物理量子比特群。

由于无法实现对逻辑量子比特的魔态蒸馏，使用逻辑量子比特的量子计算机在理论上一直无法超越经典计算机。

不过，现在美国量子时代计算公司(QuEra)的科研团队宣称他们首次实际验证了对逻辑量子比特的魔态蒸馏。他们在英国《自然》周刊7月14日发表的一篇论文中概要介绍了这一成果。

QuEra首席商务官尤瓦尔·博格在接受趣味科学网站采访时说：“如果没有这种魔态蒸馏过程，量子计算机将无法实现它们的潜力。这是必须跨越的里程碑。”博格本人并未参与这项研究。

量子计算机以量子比特作为运算基础，并利用量子逻辑——即管理如何对量子信息进行处理的规则与运算集——运行算法和处理数据。但困难的是既要运行极其复杂的算法，又要保持极低的误差率。

麻烦在于物理量子比特天生具有“噪声”，这意味着计算操作常常受到温度变化和电磁辐射等因素的干扰。这就是为什么大量研究集中在量子纠错(QEC)方面的原因。

量子比特的误差率为千分之一，而常规比特的误差率为万亿分之一。减少误差的发生可防止干扰，使计算操作可以快速进行。这就是逻辑量子比特的用武之地。

论文首席作者、QuEra负责量子系统的副总裁塞尔吉奥·坎图在接受趣味科学网站采访时说：“量子计算机要想投入实用，它们需要能够运行相当长时间和复杂的计算。如果误差率过高，那么这种计算会很快变成一团糟，或导致毫无用处的数据。纠错操作的全部目的就是降低这种误差率，以便能够安全地进行百万次计算。”

逻辑量子比特是指拥有相同信息并且基于冗余原则的纠缠态物理量子比特群。由于信息无处不在，如果逻辑量子比特中的一个或多个物理量子比特失效，计算将不会受到影响。