拓扑量子计算为何不需要纠错？

摘要：量子计算为什么这么热？我们前面访问段路明院士的时候，他就说过，量子计算是一种最聪明的信息处理方法。事实上，量子计算是目前已知的唯一一种有望超越图灵机的计算框架。

量子计算为什么这么热？我们前面访问段路明院士的时候，他就说过，量子计算是一种最聪明的信息处理方法。事实上，量子计算是目前已知的唯一一种有望超越图灵机的计算框架。

但大规模量子计算为什么还没有实现？因为它容易出错。用段路明的话说，量子纠缠之所以难以操控，正是因为它太容易产生。跟环境的相互作用，即使很微弱，也可能导致量子比特失去相干。因此，量子计算中最热的研究课题之一就是纠错，它被普遍认为是量子计算的下一个大台阶。

但奇妙的是，这并不是唯一的路径。还有一种选择，叫做拓扑量子计算，它的特点就是不用纠错。为什么呢？因为它的量子比特受到拓扑保护，天然能够容错。

中国科学院院士、上海交通大学李政道讲席教授贾金锋老师在拓扑超导体与马约拉纳费米子等方面取得了重要成果，而这些研究的最终目标正是拓扑量子计算。今天，我们就来访问贾金锋院士。

《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话贾金锋院士，东方卫视7月23日周三22:00、新闻综合频道7月24日周四22:30播出。25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站（https://www.kankanews.com/detail/6ryd8x0LnyK）、app以及视频号。

本片为精彩片段之二：拓扑量子计算为何不需要纠错？

视频内容：

袁岚峰：拓扑量子计算最大的好处，就是它不需要纠错，这是它跟其他那些量子计算技术路线最大的区别是吧，请问这个是怎么做到的？

贾金锋：它就用到了这个叫非阿贝尔任意子，马约拉纳零能模，它就是一个非阿贝尔任意子，这就是为什么我们要研究它。然后用它来做拓扑量子计算的一个原因。这个粒子听起来很奇妙。

贾金锋：有了这个非阿贝尔任意子以后，就可以做这个拓扑量子的计算了。它是在硬件层面上就可以纠错了。因为这个非阿贝尔任意子它本身是一个拓扑简并态。所以局域的微扰对它就没什么影响。我们可以交换两个粒子的位置，来做门操作。这种门操作只和是不是交换粒子的位置有关，就像我们这两个杯子交换了位置，它就是算一次门操作了。你交换了一半都不算门操作，所以这种操作也不会出错。所以用这种门操作这种存储方法。它在硬件层面上就不出错。这比其他方法的量子计算要好的地方。所以理论上来说，如果拓扑量子计算实现了，我们在硬件层面上就不会出错。