量子计算领域迎来重大突破,中国科学技术大学研究团队在量子纠错技术上取得关键进展,成功实现距离为7的表面码逻辑量子比特,为规模化量子计算机的构建铺平道路。这一成果标志着我国成为全球第二个掌握该技术的国家,且在方案效率与实用性方面展现出显著优势。
量子计算机凭借量子比特的叠加态特性,理论上可实现远超传统超级计算机的运算速度。然而,量子系统极易受环境干扰导致计算错误,如何有效纠错成为制约技术发展的核心难题。此前研究显示,单纯增加量子比特数量虽能分散信息,但也会同步提升错误概率,形成"纠错悖论"。科学家因此将目光投向"纠错阈值"——只有当纠错能力突破这一临界点,系统稳定性才能获得实质性提升。
表面码作为主流纠错方案,成为中美科研竞争的焦点。2022年,潘建伟团队首次实现距离为3的表面码逻辑量子比特,验证了技术可行性;次年谷歌将距离提升至5;今年初其"柳树"处理器更完成距离7的突破,证明增加量子比特可指数级降低错误率。但谷歌方案需在极低温环境下对芯片设计施加严格约束,并采用复杂布线系统,限制了技术扩展性。
中国团队创新采用全微波调控技术,通过软件优化替代硬件控制实现错误抑制。实验数据显示,该方案同样达成距离7的逻辑量子比特,并获得1.4的错误抑制系数,证明扩大纠错规模可有效降低错误率。更关键的是,微波信号可通过同一导线复用传输的特性,使芯片设计约束大幅降低,硬件开销与布线复杂度显著减少,为可扩展量子计算机提供了更可行的技术路径。
这项突破性成果已发表于国际权威期刊《物理评论快报》,标志着我国在量子计算实用化进程中迈出关键一步。随着纠错技术的持续优化,构建包含数百万量子比特的容错量子计算机正从理论走向现实。
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