量子计算作为下一代信息技术的核心方向,其发展面临的最大挑战之一是如何有效抑制量子比特的错误率。
量子纠错技术是实现容错通用量子计算机的必要条件,而表面码是目前最成熟的纠错方案之一。
然而,随着纠错码距的增加,额外的噪声和错误通道可能导致“越纠越错”的现象。
因此,能否突破纠错阈值,实现“越纠越对”,成为衡量量子计算系统实用化水平的关键指标。
中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等科研人员基于“祖冲之3.2号”超导量子处理器,提出并验证了一种全新的“全微波量子态泄漏抑制架构”。
这一技术路径不仅有效降低了逻辑错误率,还显著提升了系统的硬件扩展性。
实验结果显示,码距为7的表面码纠错实现了错误抑制因子1.4,标志着我国在该领域达到国际领先水平。
与国外同类研究相比,中国科大的“全微波控制”方案具有显著优势。
此前,谷歌团队虽在码距为7的表面码纠错上取得进展,但其技术路线依赖复杂的直流脉冲抑制方法,硬件资源开销大,扩展性受限。
而中国科大的全微波架构通过频分复用特性,大幅降低了系统复杂度,为未来构建百万比特级量子计算机提供了更高效的解决方案。
这一成果的取得,得益于我国在超导量子计算领域的长期积累。
2022年,中国科大团队基于“祖冲之2号”首次验证了表面码纠错的可行性;2025年,团队进一步优化处理器性能,攻克了量子态泄漏抑制等关键技术难题。
相关研究已发表于国际权威期刊《物理评论快报》,并获美国物理学会专题报道。
展望未来,量子纠错技术的突破将为量子计算的实际应用铺平道路。
随着逻辑错误率的进一步降低,大规模容错量子计算机的研制将进入快车道,有望在密码破译、材料模拟、药物设计等领域发挥革命性作用。
量子计算的竞争,表面看是“比特数”的赛跑,实质上是“可靠性与可扩展性”的攻坚。
纠错阈值被跨越,意味着从原理可行走向工程可行迈出关键一步。
面向未来,唯有坚持以关键瓶颈为牵引、以系统工程为支撑,在基础能力、架构设计与产业化协同上持续迭代,才能把实验室里的突破转化为面向国家科技与产业需求的长期能力。