一臺真正意義上的量子計算機尚未真正到來，但它或許會比我們想象中要早一些。上周，《物理評論快報》（Physical Review Letters）報道稱，牛津大學(xué)教授的研究實現(xiàn)了量子計算機研發(fā)進程的一個重大突破：由英國工程和物理科學(xué)研究理事會（EPSRC）資助的網(wǎng)絡(luò)量子信息技術(shù)中心（NQIT）的科學(xué)家已經(jīng)將量子邏輯門（quantum logic gate）的精度提升至99%。
其意義在于：人類構(gòu)建的量子邏輯門精度已經(jīng)達到了實際構(gòu)建一臺量子計算機所需的理論精度基準(zhǔn)。
首先，量子計算機和傳統(tǒng)計算機都是用來處理數(shù)據(jù)的工具，其輸出態(tài)和輸入態(tài)之間存在邏輯關(guān)系。通常將實現(xiàn)從輸入態(tài)到輸出態(tài)演化的單元叫邏輯門。
而如今牛津大學(xué)兩位教授的研究主要是尋找到了使用原子來構(gòu)建量子邏輯門的方法。我們知道，量子具有量子疊加 （系統(tǒng)同時包含所有的可能測量結(jié)果，一旦某個測量發(fā)生，則結(jié)果將為定值）和量子糾纏（多粒子的疊加態(tài)，它們的屬性相互關(guān)聯(lián)影響）這兩個特性。而該方法是需要將兩個不同的原子放入到同一個量子糾纏態(tài)之中。之前已有專家表明如果這種邏輯門的精度低于99%，那么理論上就不可能構(gòu)建出量子計算機。理論的閾值需要達到99.9%。
此次研究成果的作者之一David Lucas在解釋量子糾纏概念時表示：“量子糾纏描述了一種有兩個量子物體存在的情況——在我們的案例中是兩個單獨的原子——它們共享一個共同的量子態(tài)。也就是說，測量其中一個原子的性質(zhì)可以了解另一個原子的性質(zhì)。”
根據(jù)論文摘要，研究人員在激光驅(qū)動的兩量子位和單量子位邏輯門上分別實現(xiàn)了99.9（1）% 和99.9934（3）% 的保真度（Fidelity），顯著超過了容錯量子計算所需的約99%的最小閾值水平。
誠然，高精度的邏輯門是制造量子計算機的基礎(chǔ)，但高精度的邏輯門還不足以讓我們創(chuàng)造出真正的量子計算機，這一科學(xué)研究還有許多難題需要攻克。Lucas表示：“量子邏輯門本身并不能構(gòu)成量子計算機，但如果沒有它們，你也不能造出量子計算機。”
量子計算作為先進的計算機技術(shù)，在人工智能研究等需要海量計算的研究領(lǐng)域方面而顯示出巨大的潛力價值。牛津大學(xué)莫德林學(xué)院研究者、論文的第一作者Chris Ballance博士在接受媒體采訪時表示：“事實證明量子機制的信息操作方式能給量子計算機帶來遠比任何可以想象的常規(guī)計算機更加高效的解決特定問題的方法。比如安全密碼破解、搜索大型數(shù)據(jù)集等。量子計算機天生就很適合模擬其它量子系統(tǒng)，這可能有助于我們，比如說，理解化學(xué)和生物學(xué)相關(guān)的復(fù)雜分子。” 
