近日，我国科研团队在量子计算纠错领域取得标志性重大突破，成功在百量子比特规模的超导量子计算系统上实现实时量子纠错操作，相关核心技术指标达到国际领先水平，为后续实用化容错量子计算机的研发筑牢了关键技术根基。
量子比特极易受环境噪声干扰产生计算错误，量子纠错是实现大规模容错量子计算的核心前提，长期以来，受限于量子比特集成规模、操控精度、实时反馈延迟等多重技术瓶颈，此前国际上已公开的量子纠错实验大多局限在数十个量子比特的规模范畴，距离实用化容错计算所需的纠错门槛存在显著差距。
本次攻关中，我国科学家团队自主研发了全新架构的百量子比特高精度超导量子计算处理器，针对量子纠错场景对硬件系统进行了全链条定制化优化：在比特层面对量子比特相干性能进行了系统性提升，芯片上所有量子比特的平均相干时间突破百微秒量级，单、双量子比特门操作精度分别达到99.95%和99.8%以上，充分满足量子纠错对基础操控精度的阈值要求；团队同时研发了配套的超低延迟实时量子反馈控制系统，突破了大规模量子比特信号并行采集、实时错误解码、反馈指令极速下发等关键技术，将纠错全过程的端到端延迟压缩到了百纳秒级别，完全匹配量子比特相干时间窗口内完成纠错操作的实时性要求。
在实验验证环节，团队在搭载127个功能完备量子比特的处理器上，成功运行了表面码量子纠错协议，实现了对量子计算过程中随机发生的比特翻转、相位翻转两类主要错误的实时识别与实时校正，实验结果显示，随着纠错码距的有序提升，系统的逻辑错误率呈现出符合理论预期的指数级下降趋势，首次在百比特量级上验证了量子纠错的可扩展性优势。
据介绍，此次突破的核心价值在于，科研团队打通了从百比特规模高性能量子芯片制备、大规模量子比特高精度测控到低延迟实时纠错解码的全链条技术路径，不再依赖事后离线的错误模拟与数据修正，真正实现了计算过程中纠错操作的实时在线完成。这一成果标志着我国量子计算研发正式从“带噪声的中等规模量子（NISQ）”阶段的原理演示，向容错量子计算的实用化目标迈出了极为关键的一步，后续将为密码破译、药物分子模拟、新材料设计、复杂优化问题求解等需要超高算力的场景提供核心技术支撑。
团队科研人员表示，下一步将继续扩大量子比特集成规模，进一步提升量子操控精度、优化实时纠错算法效率，持续压减逻辑量子比特的错误率，推动具备实用价值的高保真度逻辑量子比特尽早落地。
