2014年7月《自然》杂志内容精选

量子与经典——殊途同归

本期封面所示为对在量子空间里将两个点连接起来的各个量子轨迹的一个表述。当进行测量时，经典系统不会被移动。但量子系统却不是这样的——在量子系统中，连续监测会沿一个随机路径引导量子态。Steve Weber等人对一个量子位中的量子轨迹进行了跟踪，后者由被沉积在硅上的一个可调约瑟夫森结连接起来的两个铝桨叶组成。作者试图确定一个初始量子态与一个最终量子态之间的可能路径中哪个是最可能的，发现这些“最佳路径”与理论预测的路径相一致，这相当于经典力学中关于最小作用(least action)决定连接两个点之间正确路径的原理在量子力学中的翻版。

除了帮助认识测量动态与一个系统之演变之间的互动外，这项研究还为对复杂量子系统及信息处理中的控制序列进行“第一原理”综合提供了新的机会。

用于量子计算机的快速纠错方法

要使量子计算机能够实用，它们就需要采用纠错协议。这涉及到在不扰动量子态的情况下对其进行监测，通常通过与其他量子位的纠缠实施。Luyan Sun等人发现，他们能够对微波腔内的超导量子位中的单一量子跳跃进行追踪。这些测定值被作为一个附属量子位中的奇偶校验信息(该信息反映系统中是否有奇数个或偶数个的微波光子)加以投射。这种奇偶校验信息可被用于高效纠错。

该方法解决了对错误症状进行快速和重复监测这样一个此前尚未解决的问题，并为通过超导线路进行容错量子计算铺平了道路。