量子计算机的强大潜力令人期待，但目前可用的仍是小规模的原型机，一个主要的挑战是实现容错能力：在计算过程中识别和修复错误。一项发表在《自然物理》上的新研究由美国的研究团队进行，展示了实时纠错的方法。他们构建了一个两段式的系统，在系统中先引入混乱，再将其纠正，这正是容错技术的核心机制。杰德迪亚·皮克斯利教授指出，要构建容错量子计算机，错误检查和纠正必须在计算中反复进行。实验被看作是一个里程碑，证明了研究向前推进的重要一步。

要理解这一过程的复杂性，首先需要认识量子比特的特性。与经典计算机的比特（只能是0或1）不同，量子比特可以同时处于0和1的状态（叠加态），这为计算能力提供了巨大的提升。然而它们极为脆弱，对外界环境的变化很敏感，导致容易出错，因此纠错显得尤为重要。

研究团队使用了156个量子比特的IBM Quantum Heron处理器，最多可将100个量子比特连接。系统配置为交替进行两项任务：扰动和控制。舞花·泷田指出，挑战在于如何在不干扰其他部分的情况下，反复测量量子比特。实验表明现有硬件能够在大系统中高效协调量子操作、测量和重置。

研究人员在实验中不断调整扰动和重置的比例。在接近5000次的量子操作中，当检查和重置的频率超过50%时，系统恢复了秩序。有趣的是，随着参与的量子比特增多，这一临界点变得愈发明显，显示出真实的量子效应，如同水结成冰那样的连续现象。

潘海宁教授强调，实验结果证明了理论与实验之间的一致性，表明这不是偶然现象，而是量子系统中自发产生的集体行为。尽管量子计算机在短期内不会普及到家庭中，但在复杂的信息处理任务中将发挥重要作用，如药物研发、天气预报、材料模拟和人工智能的计算支持等。

此外，这项研究还验证了混沌理论中的检查与平衡机制在量子环境中也同样适用。尽管当前的检查与重置系统需要进一步扩展和复杂化，以便在实际量子计算中应用，但它们还是为量子系统的有序运行提供了测试平台。威尔逊教授指出，通过随机干预，可以将失控行为拉回正常，并且存在一个明确的比例界定。研究显示，混沌与控制之间的转换能够在量子世界中存活下来，这一点曾经并不明显。

总的来说，这项研究的最反直觉之处在于，要让量子计算机学会自我纠错，第一步并不是让其保持安静，而是首先学会如何制造混沌，从中逐步恢复秩序。未来这一方法在实际应用中能否成功还需要进一步实验来验证。