我们的确生活在一个伟大的时代，前人穷尽思虑也想不到的事物，如今像泉涌般喷薄而出。量子计算显然是其中之一。Peter Shor设计他的量子算法时，恐怕只是作为一个数学玩具而已，如今却眼看要在我辈有生之年内成为现实。
几个月前我还译了《福布斯》杂志对Google量子技术核心人物Martinis的专访，有一个地方我印象很深：Martinis教授对他解决了量子芯片设计中的连线问题感到很自豪，但另一位理论物理学家也提出了一个连线方案，Martinis凭实验者的视角认为不可行，但Google却最终支持了那个方案，令他大为失望。我当时内心苦笑道：“连线问题的重要性，似乎只有真正做的人才有所体会。
但“解决了连线问题”的话题性与“量子霸权”相比不啻霄壤。
量子计算的早期领头羊——Google、Rigetti和IBM——都已经将视角转到了这一目标上。Google量子人工智能实验室的负责人Hartmut Neven说道：“这（量子纠错）非常确定是下一个重要的里程碑”。而IBM量子计算事业的领导人Jay Gambetta则说：“接下来几年内，你们会看到我们在解决量子纠错问题上的一系列成果。”
物理学家们已经开始在小规模实验他们的量子纠错方案了，但是面临的挑战仍极艰巨。为了演示量子霸权，Google的科学家已经与53个量子比特大战三百回合；然而，要想将数据以足够高的保真度编码到一个量子比特中（即实现量子纠错的逻辑量子比特），他们或许需要征服1000个这样的比特。
量子计算机的追寻之路启于1994年。当时麻省理工学院的一位数学家Peter Shor展示了一种尚处于假想中的机器，它可以快速地对一个大数进行因式分解。得益于量子比特的两能级系统，Shor算法用量子波函数来表示一个大数可能的分解方式。这些量子波可以同时在量子计算机所有的量子比特中波动，它们相互干涉，导致错误的分解形式相互抵消，最终正确的形式鹤立鸡群。
但是，Shor假设每个量子比特都能够完好地保持其状态，这样量子波只要有必要就可以左右荡漾。真实的量子比特则远没有这么稳定。Google、IBM和Rigetti采用的量子比特都由超导金属刻蚀而成的微纳谐振电路构成。目前已经证明，这种比特比其他类型的量子比特更易于操控和电路集成。
科学家们将一个量子比特——一个“逻辑量子比特”的信息分散到很多“物理比特”中去的方法，可以追溯到上世纪五十年代开发早期经典计算机的时代。早期计算机中的比特由真空管或者机械继电器（开关）组成，他们有时候会毫无征兆地发生反转。为了克服这个问题，著名数学家冯·诺伊曼开了纠错之先河。
量子力学原理本身又让这一工作变得更为艰难，因为它剥夺了最简单的纠错工具——复制。在量子力学中，不可克隆定理告诉我们，不可能在不改变量子比特原始状态的情况下将其状态复制到其他量子比特上。谢菲尔德大学的一位理论物理学家Joschka Roffe说：“这就意味着我们不可能直接将经典的纠错码转换成量子纠错码。”
实验物理学家已经起了个头。举例来说，6月8号发表的一篇《自然·物理》论文中的研究结果中，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Andreas Wallraff教授及其合作者演示了，他们可以通过三个辅助比特来探测——但不纠正——一个4比特正方网格编码的逻辑量子比特中的错误。
量子纠错还要求反复地测量量子比特态，这让整个过程的技术要求更强于量子霸权。Google的一位物理学家Marissa Giustina说，在量子霸权中，所有量子比特只需要测量一次，而量子纠错“要求你在一个周期内反复地测呀测呀测呀，而且还要做得又快又准确”。
Google计划在十年内建造一台这样的机器。乍看上去这显得很荒谬。超导量子比特需要冷却到接近绝对零度的温度，被置于一个房间大小的所谓恒温器中。百万量子比特的量子计算机需要一个有上千个恒温器的超级工厂。不过Google的研究人员认为他们可以让设备更紧凑。Neven说：“我不想剧透，不过我们相信我们已经想到办法了。”
其他的研究者在研究不同的方案。Google的方案需要1000个物理比特来编码一个逻辑比特，因为他们的芯片只允许量子比特之间有近邻相互作用。如果更远距离的量子比特也能发生相互作用，需要的物理比特数量将会少得多，IBM的Gambetta说，“如果我能做到这点，量子纠错所要的这些荒谬恐怖的比特数开销就会急剧下降”。所以IBM的研究者们正在探索量子比特之间有更长程相互作用的纠错方案。
没人愿意预言还需要多长时间能掌握量子纠错。但是时候把这个问题提到最紧迫的日程上了，Rigetti说。“迄今为止，实质上所有自认为是量子纠错专家的都是理论家。我们必须把这个领域变成实证的，在真实的机器上产生的真实的数据基础上做真实的量子反馈。”