在构建实用化量子计算机的全球竞赛中,中国科学家再次贡献了决定性力量。2025年12月23日,中国科学技术大学发布消息,由潘建伟院士领衔的研究团队在量子纠错领域取得重大进展,其基于超导量子处理器“祖冲之3.2号”,首次成功实现了“低于阈值,越纠越对”的量子纠错-5-8。该标志性成果已于12月22日刊登在国际权威学术期刊《物理评论快报》上-8。
核心目标达成:攻克“越纠越对”的世界级难题
量子纠错是开发实用量子计算机的基石。由于量子系统极其脆弱,环境噪声极易导致计算错误-5。所谓“低于阈值”的纠错,是指当量子比特本身的物理错误率低于一个特定“阈值”时,通过纠错编码构造出的“逻辑量子比特”,其整体错误率会随着编码规模(码距)的增加而显著降低,从而达到“越纠越对”的效果-5-8。实现这一目标,是全球量子计算领域长期追寻的核心,也是检验一个量子系统能否从脆弱的原型机走向稳定可靠的实用化机器的关键里程碑-5。
中国科学技术大学教授朱晓波用一个生动的比喻解释了这一原理:“这类似于很多人来投票。只有当每个投票人自身的判断准确率都高于一个最低标准(阈值)时,随着投票人数的增加,集体的决策才会越来越准确。反之,如果个人准确率太低,人越多结果反而越错。”-8
技术路径创新:“祖冲之3.2号”全方位性能提升
2025年,研究团队基于最新研制的107比特“祖冲之3.2号”量子处理器开展工作-8。该处理器在单比特门、两比特门的操控精度以及量子态读取的准确率等关键性能指标上,均实现了较前代产品的全方位提升-8。
在硬件性能提升的基础上,团队结合自主研发的“全微波量子态泄漏抑制架构”,成功实现了码距为7的表面码逻辑比特-8。实验数据清晰地显示,该逻辑比特的错误率随着码距的增加而显著下降,这有力地证明了整个系统已经工作在纠错阈值之下,成功实现了“越纠越对”的目标-8。
战略意义:为百万比特级量子计算机铺路
这一突破不仅验证了当前技术路线解决纠错问题的有效性,更为未来构建包含百万甚至更多量子比特的大规模容错量子计算机,提供了一条极具优势且可行的解决方案-5-8。它将中国在超导量子计算体系中的研究水平推向了新的高度,标志着我国在通往最终实现量子计算实用化的道路上,攻克了又一个至关重要的“要塞”。
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