慶金枝-我在量子糾錯(cuò)領(lǐng)域達(dá)到關(guān)鍵里程碑
（詞林正韻）
文/馮志清（上海）
綜合新華社最新消息，12月23日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中科院院士潘建偉攜手朱曉波、彭承志和副教授陳福升等四位博士生導(dǎo)師，最近基于超導(dǎo)量子處理器“祖沖之3.2號(hào)”在碼距為7的表面碼上實(shí)現(xiàn)了低于糾錯(cuò)閾值的量子糾錯(cuò)，使得我國達(dá)到了“低于閾值，越糾越對(duì)”的關(guān)鍵里程碑。此舉為未來大規(guī)模容錯(cuò)量子計(jì)算奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。
公開資料顯示:何謂量子糾錯(cuò)的核心原理與技術(shù)方法？
量子糾錯(cuò)的核心在于利用?冗余量子比特編碼邏輯信息?，通過周期性測量和動(dòng)態(tài)修正抵御噪聲干擾。其技術(shù)流程分為三步：首先將1個(gè)邏輯量子比特的信息分布到多個(gè)物理量子比特的糾纏態(tài)中（如表面碼的二維晶格結(jié)構(gòu)）；其次通過輔助比特測量“穩(wěn)定器值”生成錯(cuò)誤綜合征；最后根據(jù)綜合征定位錯(cuò)誤類型（如比特翻轉(zhuǎn)X錯(cuò)誤或相位翻轉(zhuǎn)Z錯(cuò)誤）并施加糾正操作（如X門或Z門）。其主流技術(shù)方案包括：??（1）表面碼（Surface Code）?：當(dāng)前超導(dǎo)量子計(jì)算的主流方案，通過二維網(wǎng)格布局檢測比特翻轉(zhuǎn)與相位錯(cuò)誤，容錯(cuò)閾值約1%，但需約25個(gè)物理比特編碼1個(gè)邏輯比特。??
? （2）拓?fù)渚幋a?：如中國科學(xué)家研發(fā)的高階拓?fù)湎嗑幋a技術(shù)，將量子信息保護(hù)在系統(tǒng)邊界的“角模式”中，使糾錯(cuò)能力提升10倍，單邏輯比特錯(cuò)誤率降至0.1%以下。??
? （3）qLDPC碼與色碼?：qLDPC碼通過稀疏校驗(yàn)矩陣降低90%物理比特開銷；色碼基于三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持高效通用門操作，減少20%硬件需求。??
消息面稱，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)通用量子計(jì)算機(jī)的必要條件是通過量子糾錯(cuò)抑制量子比特的錯(cuò)誤率以滿足大規(guī)模集成的要求。表面碼是目前最成熟的量子糾錯(cuò)方案之一。通過表面碼將多個(gè)物理量子比特編碼成一個(gè)邏輯量子比特，原理上隨著物理比特?cái)?shù)目（即碼距）的增加，邏輯比特的錯(cuò)誤率能夠不斷降低。
然而，量子糾錯(cuò)需要引入大量額外的量子比特和量子門操作，導(dǎo)致更多的噪聲源和錯(cuò)誤通道。如果物理量子比特的原始錯(cuò)誤率過高，增大糾錯(cuò)碼距帶來的額外錯(cuò)誤反而會(huì)淹沒糾錯(cuò)帶來的收益，導(dǎo)致“越糾越錯(cuò)”。在所有錯(cuò)誤類型中，“泄漏錯(cuò)誤”尤為致命——量子比特會(huì)脫離預(yù)定的計(jì)算能級(jí)，進(jìn)入無法通過表面碼直接糾正的無效狀態(tài)。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，泄漏錯(cuò)誤的累積效應(yīng)將成為阻礙糾錯(cuò)性能提升的主要瓶頸。
因此，全球量子糾錯(cuò)研究的焦點(diǎn)在于不斷降低物理比特的各類錯(cuò)誤水平，特別是抑制泄漏錯(cuò)誤，使系統(tǒng)的整體操控精度突破一個(gè)嚴(yán)苛的“糾錯(cuò)閾值”。只有跨越這一閾值，量子糾錯(cuò)才能產(chǎn)生正向凈收益，實(shí)現(xiàn)“越糾越對(duì)”的理想效果。實(shí)現(xiàn)“低于閾值”的量子糾錯(cuò)，成為衡量量子計(jì)算系統(tǒng)能否從實(shí)驗(yàn)室原型走向?qū)嵱没年P(guān)鍵分水嶺。
近期，中國科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)基于107比特“祖沖之3.2號(hào)”量子處理器，提出并成功實(shí)踐了一種全新的“全微波量子態(tài)泄漏抑制架構(gòu)”。在“祖沖之3.2號(hào)”處理器本身具備的高精度單雙比特門操作、長相干時(shí)間等優(yōu)異性能基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合全微波量子態(tài)泄漏抑制架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了碼距為7的表面碼邏輯比特。
筆者志清今天（12月24日）晨獲悉，中科大潘建偉院士等4位博士生導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)的最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，邏輯錯(cuò)誤率隨碼距增加顯著下降，錯(cuò)誤抑制因子達(dá)到1.4，證明了該系統(tǒng)已工作在糾錯(cuò)閾值之下，成功達(dá)到了“越糾越對(duì)”的目標(biāo)。同時(shí)，研究人員介紹，全微波量子態(tài)泄漏抑制架構(gòu)具有天然的頻分復(fù)用特性，為未來構(gòu)建百萬比特級(jí)量子計(jì)算機(jī)提供了一種更具優(yōu)勢的解決方案。同時(shí)，該成果以封面論文和“編輯推薦”的形式發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》，而在全球獨(dú)樹一幟。為此特賦《慶金枝》為評(píng)為賀。
中科四導(dǎo)師。
祖充子、破關(guān)時(shí)。
深研超導(dǎo)糾偏值，
量子學(xué)新枝。
碼號(hào)系七低通值，
便從此、糾正菲。
降低比特始開眉。
越糾越正歸。
一一2025年12月24日凌晨時(shí)事詩評(píng)
馮志清，男，中共黨員，大學(xué)本科，在職工商管理碩士，高級(jí)政工師、經(jīng)濟(jì)師，化工企業(yè)多年公司黨 委書 記、董事長，中華詩詞學(xué)會(huì)會(huì)員、上海詩詞學(xué)會(huì)會(huì)員。曾兼任：中國化工政研會(huì)常務(wù)理事、中國化工報(bào)社記協(xié)特約記者兼顧問、中國化學(xué)試劑工業(yè)協(xié)會(huì)第5～7屆副理事長、上海市職工政研會(huì)理事兼特約研究員、中國化工文化藝術(shù)聯(lián)合會(huì)常務(wù)理事、中國化工作家協(xié)會(huì)第1～3屆副主席和1～4屆理事、顧問；中國文學(xué)藝術(shù)聯(lián)盟簽約作家、上海詩社會(huì)員、冰心文化傳媒網(wǎng)顧問、《2019年中國詩歌大典》副主編、2020年《古韻新風(fēng)》第一冊(cè)常務(wù)副總編、2023年《古韻新吟》執(zhí)行主編、2025年《古韻新聲》執(zhí)行主編、上海詩社行政社長、上海新詩社副總編、天下詩詞文學(xué)時(shí)事評(píng)論員。1983年起，有各種論文、報(bào)告文學(xué)、散文、詩詞在中央、部、直轄市等媒體發(fā)表或收錄。
