文章总结： 中国科大潘建伟团队基于祖冲之3.2号处理器，采用全微波泄漏抑制架构，实现码距为7的表面码量子纠错。实验显示逻辑错误率随码距增加而下降，成功达到低于阈值的关键里程碑。该方案有效抑制泄漏错误，在硬件效率和扩展性上优势显著，为大规模容错量子计算奠定了关键技术基础。 综合评分： 88 文章分类： 安全大事件,数据安全

动态│我国科学家量子纠错研究取得新进展

信息安全研究

2026年1月6日 15:00 北京

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图片来源：中科院物理所

刻在石碑上的日期与存储在手机、电脑中的数据，它们之间的共同点是都是涉及硬件携带的经典信息，相对不易出错。量子计算机内的情形却大不相同：信息本身有其独特的属性，与标准的数字微电子相比，最先进的量子计算机硬件出现错误的可能性要高数十万亿亿倍。这种极高的易错性是阻碍量子计算实现其伟大前景的最大问题。

近日，在国家自然科学基金委网站上发布，基于超导量子处理器“祖冲之3.2号”（项目由国家自然科学基金项目（批准号：92476203、92476001）等资助），潘建伟院士团队在量子纠错方向上实现了“低于阈值，越纠越对”的重大进展，为量子计算机走向实用奠定了重要基础。相关成果12月22日在国际学术期刊《物理评论快报》发表。

在国家自然科学基金项目（批准号：92476203、92476001）等资助下，中国科学技术大学潘建伟教授、朱晓波教授、彭承志教授及其合作者，基于超导量子处理器“祖冲之3.2号”在码距为7的表面码上实现了低于纠错阈值的量子纠错，展示了逻辑错误率随码距增加而显著下降。这一成果使得我国达到了“低于阈值，越纠越对”的关键里程碑，为未来大规模容错量子计算奠定关键技术基础。相关成果以“基于全微波泄漏抑制的表面码阈值以下量子纠错实验（Experimental Quantum Error Correction below the Surface Code Threshold via All-Microwave Leakage Suppression）”为题，于2025年12月22日发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters），论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31。

图 左：随着码距增从3（橙色框内比特）增大到5（红色框内比特）再到7（所有彩色标注比特）；右：逻辑错误率指数下降

在量子计算中，量子比特易受噪声干扰，实现可扩展的通用量子计算机必须依靠量子纠错将物理比特的错误率压低到“纠错阈值”以下。表面码是目前最成熟的量子纠错方案，但其需要大量辅助比特和额外操作，若物理比特错误率过高，反而会出现“越纠越错”的情况。其中最具破坏性的“泄漏错误”会使量子比特偏离计算空间，无法被表面码直接纠正，并在大规模系统中累积成为性能瓶颈。因此，抑制泄漏错误、实现“低于阈值”的量子纠错，被视为量子计算迈向实用化的关键标志。研究团队较早开展表面码研究，2022年实现码距3的逻辑比特；2023年谷歌实现码距5，但均未突破阈值。直到2025年，谷歌在码距7上首次实现低于阈值的逻辑比特，但其方案对芯片架构和低温布线要求极高，扩展性仍受限制。

研究团队基于107比特“祖冲之3.2号”量子处理器，提出并成功实践了一种全新的“全微波量子态泄漏抑制架构”。在“祖冲之3.2号”处理器本身具备的高精度单双比特门操作、长相干时间等优异性能基础上，研究团队结合全微波量子态泄漏抑制架构，实现了码距为7的表面码逻辑比特。实验结果显示，逻辑错误率随码距增加显著下降，错误抑制因子达到1.4，证明了系统已工作在纠错阈值之下，成功达到了“越纠越对”的目标。同时，全微波量子态泄漏抑制架构具有天然的频分复用特性，在硬件效率和扩展性上较谷歌的技术路线具有显著优势，为未来构建百万比特级量子计算机提供了一种更具优势的解决方案。

据中国科学技术大学教授朱晓波介绍，这类似于很多人来投票，只有每个人的判断都是准确的，投出来的票才是准确的，否则随着投票人的增多，投出来的票反而更加不准确。因此让每个人投票的准确度高于一个阈值，才能使团队的优势得以发挥，也就是随着比特数目的增加，越纠越对。

据介绍，实现“低于阈值”的量子纠错是全球量子计算领域长期追寻的核心目标，也是验证量子计算系统能否从原型机走向实用化的关键里程碑之一。

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（来源：国家自然科学基金委网站、央广网）

你需要知道的

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”量子计算为啥需要 “纠错”？

量子计算机的核心是“量子比特”（类似传统计算机的“比特”），但量子比特特别“娇贵”—— 容易受到温度、电磁干扰等环境噪声影响，产生错误（比如原本该是“1”的量子态，不小心变成了“0”或中间态）。

• 传统计算机的错误率很低，偶尔错一个比特影响不大；但量子计算要处理复杂问题（比如密码破解），需要成千上万个量子比特协同工作，一个比特的错误会快速扩散，导致整个计算失败。
• 因此，量子纠错是大规模量子计算机的“必选项”：必须通过特定技术把物理比特的错误率压低到 “纠错阈值”以下 —— 低于这个阈值，纠错操作会让整体错误越来越少（“越纠越对”）；高于这个阈值，纠错本身反而会引入更多错误（“越纠越错”）。

解决关键痛点：抑制 “泄漏错误”

量子纠错里最麻烦的错误是“泄漏错误”——量子比特会偏离预设的计算空间（比如跑到了“1”和“0”之外的状态），传统表面码没法直接纠正，而且错误会不断累积，成为大规模量子计算的“瓶颈”。

潘建伟院士团队提出“全微波量子态泄漏抑制架构”，专门解决这个问题，成功把泄漏错误压到了不影响纠错的水平。

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