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Quantum Computers Cross Critical Error Threshold
2025/5/8
Quanta Science Podcast
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Barbara Terhal
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David Hayes
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John Martinez
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John Preskill
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Kevin Satzinger
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Michael Newman
Michael Newman: 我专注于量子纠错研究，我相信通过增加物理量子比特的数量，可以构建更大规模的量子计算机，这是目前已知的唯一途径。我们量子计算机的质量最终超过了一个阈值，这意味着编码后的量子比特随着规模的扩大而性能提升。
看到距离7的数据，感觉非常激动，因为这证明了量子纠错的有效性。我当然从事量子纠错工作，并且相信量子纠错。但是，第一次看到这些数据，绘制那条线并看到它穿过那些点时，你知道，相信某事和看到它起作用之间是有区别的。那是第一次我意识到，哦，这真的会起作用。
David Hayes: 看到量子纠错的规模化成为现实令人兴奋，因为整个故事都取决于这种规模化。
John Preskill: 量子信息本质上更加脆弱，需要关注所有可能出错的地方。为了实现量子纠错，每个物理量子比特上的操作错误率必须低于 0.01%。
John Martinez: 量子表面码最初是一个理论概念，实验人员并不理解。实际应用Shor的因式分解算法需要数万亿次运算，任何一个未纠正的错误都会破坏整个过程，因此需要将每个逻辑量子比特的错误率降低到远低于万亿分之一。每个逻辑量子比特可能需要数千个物理量子比特，这令人恐惧。随着时间的推移和技术的进步，量子计算可以像之前的晶体管技术一样取得巨大发展。
Kevin Satzinger: 在实验中，没有人确定会发生什么，甚至还进行了预测比赛。距离5代码的错误率比距离3代码低了40%。对物理组件的每一次改进都会使逻辑性能得到显著提升。由于设备有其他用途，实验时间有限。
Barbara Terhal: Google团队能够如此迅速地突破阈值令人惊叹，他们证明了在改进硬件方面还有很大的空间。研究人员还有很长的路要走，需要克服增加逻辑量子比特之间的相互作用以及扩大规模等挑战。为了进行有用的量子计算，需要进一步改进物理量子比特，并使用比距离7代码更大的逻辑量子比特，最终需要组合数千个逻辑量子比特，也就是超过一百万个物理量子比特。其他研究人员也在使用不同的量子比特技术取得了令人印象深刻的进展，但尚未证明他们可以通过扩展规模来降低错误率。
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