近日，全球科学界传来令人震惊的消息。牛津大学的创新子公司Oxford Ionics在7月11日宣布，他们成功制造出了全球性能最高的量子芯片。这一突破性技术不仅具备极高的性能，还能够在标准半导体工厂中实现大规模生产，这意味着在未来三年内，全球第一台实际应用的256量子比特计算机有望问世。
这一成就的关键在于Oxford Ionics的量子芯片不需要纠错。通常，量子计算中的物理量子比特非常脆弱，在量子态下容易受物理环境中极细微的变化影响，从而导致退相干，无法用于稳定的量子计算。为此，科学家们设计了用多个物理量子比特构成一个逻辑量子比特的纠错机制。据估计，约需400个物理量子比特才能合成一个逻辑量子比特，以确保量子计算的稳定性和实用性。
然而，Oxford Ionics的突破性技术和独特设计使其量子芯片无需纠错机制，这意味着256个物理量子比特就等同于256个逻辑量子比特。相比之下，去年12月，IBM推出了包含1121量子比特的量子芯片Condor，通过先进的纠错算法，这枚芯片相当于约11个逻辑量子比特。而不久后，哈佛大学通过全新的纠错算法，用280个物理量子比特实现了48个逻辑量子比特，可处理280万亿种状态。
相比上述成果，牛津Ionics若能实现256量子比特的无纠错量子计算机，将成为新的“王炸”。这么强大的计算力，甚至能够模拟青霉素分子的复杂结构，还可以模拟蛋白质折叠及优化交易策略，这对传统计算机而言几乎是不可能完成的任务，因为需要处理量级同宇宙原子相等的比特数。
那么，牛津Ionics是如何实现这一壮举的呢？关键在于他们实现了用电子代替激光来操控量子比特。在现有技术中，离子阱量子比特不仅具有高稳定性、高保真度和可扩展的优点，还能够保持较长时间的量子态以进行精确操作。然而，目前大多数离子阱量子比特都是通过激光操控，这需要复杂的设备和光学组件，并且难以扩展到更大的系统。
Oxford Ionics突破性的创新是开发了专利电子量子比特控制系统，依赖于标准半导体制造设施和工艺，使得量子比特控制集成到一个硅片中，从而简化了量子计算机的生产过程。结果，他们已经实现了单量子比特操作保真度达到99.9992%，双量子比特门操作则达到99.97%的新行业记录。
根据量子计算行业的长期估计，若量子计算机达到数百个保真度约为99.99%的量子比特，将解锁具有商业价值的量子计算。而Oxford Ionics目前达到的成果，正意味着人类可能会比预期更早进入量子计算的新时代。依靠现有的工程技术，他们现在启动了可扩展的256量子比特芯片的开发，这些芯片可以在现有半导体产线上批量生产。
人类进入量子计算新时代的脚步是否真的如此迅速？Oxford Ionics的回答是：再等三年！
