这种极端的脆弱性可能会让量子计算听起来毫无希望。但在1995年，应用数学家彼得·肖尔(Peter Shor)发现了一种存储量子信息的聪明方法。他的编码有两个关键属性。首先，它可以容忍只影响单个量子比特的错误。其次，它附带了一个程序，可以在错误发生时纠正错误，防止错误堆积起来，使计算脱轨。肖尔的发现是量子纠错码的第一个例子，它的两个关键特性是所有此类代码的定义特征。
第一个属性源于一个简单的原则:机密信息被分割后不那么容易受到攻击。间谍网络也采用类似的策略。每个间谍对整个网络所知甚少，所以即使有个人被捕，整个组织也是安全的。但量子纠错码将这种逻辑发挥到了极致。在量子间谍网络中，没有一个间谍会知道任何事情，但他们在一起会知道很多。
每个量子纠错码都是一种特定的配方，用于在集体叠加状态下跨多个量子位分发量子信息。该过程有效地将一组物理量子位转换为单个虚拟量子位。用大量的量子比特重复这个过程多次，你就会得到许多虚拟量子比特，你可以用它们来执行计算。
组成每个虚拟量子位的物理量子位就像那些健忘的量子间谍。测量它们中的任何一个，你都无法了解它所属的虚拟量子位的状态——一种被称为局部不可分辨性的特性。由于每个物理量子位不编码任何信息，单个量子位的错误不会破坏计算。重要的信息不知何故无处不在，但却没有特别的地方。
“你不能把它固定在任何一个单独的量子比特上，”库比特说。
所有量子纠错码都可以吸收至少一个错误而不会对编码信息产生任何影响，但它们最终都会因错误累积而屈服。这就是量子纠错码的第二个特性发挥作用的地方——实际的纠错。这与局部不可区分性密切相关:因为单个量子位中的错误不会破坏任何信息，所以总是可以使用特定于每个代码的既定过程来逆转任何错误。
乘车兜风
李智是加拿大滑铁卢周界理论物理研究所的博士后，他精通量子纠错理论。但当他与同事莱瑟姆·博伊尔(Latham Boyle)开始交谈时，这个话题离他很远。那是2022年的秋天，两位物理学家乘坐从滑铁卢到多伦多的夜间航天飞机。博伊尔是一位非周期性瓷砖专家，当时住在多伦多，现在在爱丁堡大学(University of Edinburgh)工作。在那些经常因交通堵塞而陷入拥堵的班车上，他是一个熟悉的面孔。
博伊尔说:“通常情况下，他们会很痛苦。”“这是有史以来最伟大的一次。”
在那个决定命运的夜晚之前，李和博伊尔知道彼此的工作，但他们的研究领域并不直接重叠，也从未有过一对一的交谈。但就像无数不相关领域的研究人员一样，李对非周期瓷砖很好奇。“很难不感兴趣，”他说。
