量子纠错全部关键要素首集成

量子计算机具备在单原子层面编码信息的能力，理论上拥有远超传统计算机的强大计算潜力。然而，长期以来，量子纠错这一核心瓶颈问题严重制约着量子计算的发展。与传统计算机利用0和1编码信息不同，量子计算机依托量子叠加与纠缠等特性，理论上能在数量极少的量子比特中存储指数级的信息。例如，一个由约300个量子比特组成的系统，其信息容量甚至超过已知宇宙中的粒子总数。但量子比特极易发生退相干现象，进而丢失信息，这使得降低错误率成为发展大型量子系统的关键前提。

此次哈佛团队构建的新型量子系统，为突破这一瓶颈提供了全新路径。该系统能够在关键性能阈值以下检测并清除错误，从多项性能指标来看，达到了迄今任何量子平台的最高水平。

448量子比特“容错”系统，多机制实时纠错

研究团队展示的这一“容错”系统，由448个中性原子量子比特组成。它具备强大的纠错能力，能够通过物理纠缠、逻辑纠缠、熵移除等多种机制，实时监测并修正错误。同时，该系统还利用“量子隐形传态”等技术，实现了量子态的无接触传输，为量子信息的稳定传输和存储提供了可靠保障。

为了验证该系统的可扩展性，团队精心设计了包含数十层纠错步骤的深度量子电路。通过这一设计，成功将错误率压低至关键阈值以下。尤为重要的是，在这一阈值范围内，继续增加量子比特不仅不会引入额外误差，反而能进一步抑制错误。这一成果被视为量子纠错领域30年来的重要进展，为大规模量子计算机的构建奠定了坚实基础。

全球竞争激烈，多方成果斐然

谷歌量子AI团队工程副总裁哈特穆特·内文对哈佛团队的成果给予高度评价。他指出，该成果出现在全球量子比特平台竞争“极为激动人心”的阶段，向构建大规模、实用的量子计算机迈出了重要一步。

在全球范围内，量子纠错领域的研究竞争激烈，成果不断涌现。在2023年度中国科学十大进展中，南方科技大学俞大鹏团队利用玻色编码纠错技术将逻辑比特相干时间延长16%，首次突破量子纠错盈亏平衡点。2025年，中国自主研发的“祖冲之三号”超导量子计算机整合量子纠错模块，首次实现逻辑量子比特相干时间超越物理量子比特，跨越量子纠错盈亏平衡点。

当前主流的量子纠错方案包括表面码、拓扑码等编码方式。谷歌在2024年基于Willow处理器实现表面码逻辑错误率随码距增加而指数下降的实验突破，IBM等机构在纠错阈值突破方面也取得重要进展。