超导量子处理器上色码的规模化与逻辑门实现研究

时间：2025年5月27日

来源：Nature

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来自某研究团队的研究人员针对量子纠错(QEC)中表面码(surface code)逻辑操作效率低的问题，在超导量子处理器上开展了色码(color code)的规模化实验。通过将码距从3扩展到5，逻辑错误率降低至Λ3/5=1.56(4)，验证了色码阈值以下的性能表现。研究实现了保真度超99%的横向克利福德门(Clifford gates)和魔术态(magic states)注入，并通过晶格手术(lattice surgery)完成逻辑态传输，为超导平台实现容错量子计算提供了新方向。

在超导量子处理器上，研究人员成功攻克了色码(color code)规模化与逻辑操作的关键难题。相较于传统表面码(surface code)，色码虽需更复杂的稳定子测量和解码流程，但能显著提升逻辑门效率。实验将码距从3增至5时，逻辑错误率呈现1.56倍的指数式下降(Λ_3/5=1.56(4))，该性能已突破色码的理论阈值。通过逻辑随机基准测试(logical randomized benchmarking)，横向克利福德门(Clifford gates)与魔术态(magic states)注入的保真度均突破99%大关——后者更是实现通用量子计算的核心资源。创新性采用晶格手术(lattice surgery)技术，首次完成色码间的逻辑态量子隐形传态。这项突破性工作证实，在超导硬件适度改进后，色码有望超越表面码成为更具竞争力的容错量子计算方案。