手机炒股好用的选哪款《自然》：量子计算突破临界点：十年内或终结古典密码时代

信息来源：https://www.nature.com/articles/d41586-026-00312-6

量子计算机不再是遥不可及的科幻概念。过去两年里，这个领域的技术突破速度之快，连业内研究者自己都感到惊讶。

普林斯顿大学实验量子物理学家娜塔莉・德莱昂用 “氛围转变” 来形容当前的状况。原本认为需要几十年才能实现的目标，现在看来可能在十年内就会到来。希伯来大学计算机科学家多丽特・阿哈罗诺夫更加直言：“我们进入了一个新时代。”

这种乐观情绪并非空穴来风。谷歌、Quantinuum、哈佛大学 QuEra 团队，以及中国科技大学，四支顶尖研究团队在过去一年相继攻克了量子纠错这个核心难题。他们证明了量子计算的最大敌人，即错误率问题，终于有了可行的解决方案。

量子计算的原理听起来很美好。传统计算机的比特只能是 0 或 1，而量子比特可以同时处于两种状态的叠加，就像一枚旋转中的硬币，落地前既是正面也是反面。更神奇的是，多个量子比特可以纠缠在一起，形成指数级增长的计算能力。

卢朝阳是预计2035年将拥有容错量子计算机的人之一。图片来源：Dave Tacon，《自然》

但现实很残酷。量子态极其脆弱，稍有干扰就会崩塌。每次对量子比特的操作都会引入误差，就像用颤抖的手拧螺丝，永远无法完全精准。这些误差会不断累积，最终让计算结果变成一堆无意义的随机数字。

量子纠错技术提供了解决之道。其基本思路是将一个逻辑量子比特的信息分散存储在多个物理量子比特上，就像用冗余备份保护数据一样。通过持续监测和校正，可以在误差扩散前将其消除。

理论上这套方案在 1990 年代就被证明可行，但有个致命前提：每次纠错操作本身的错误率必须低于某个阈值。这个要求如此苛刻，以至于很多人怀疑它在现实中根本无法达到。

直到去年，谷歌、Quantinuum、QuEra 和中国科大相继证明他们的系统跨越了这个阈值。谷歌使用超导回路，将电子冷却到接近绝对零度。Quantinuum 用电磁场捕获单个离子。QuEra 则用激光束作为 “光镊” 操控中性原子。尽管技术路线各不相同，但他们都实现了同一个里程碑：纠错操作反而降低了总体错误率。

这意味着理论上可以通过不断增加物理量子比特数量，将错误率压低到任意程度。容错量子计算从数学猜想变成了工程问题。

然而新问题随之而来。早期估算显示，每个逻辑量子比特需要 1000 个物理量子比特来支撑，而完成有实用价值的任务，比如分解大整数，可能需要数十亿个物理量子比特。目前最大的量子计算机也就几千个量子比特，这个差距让人绝望。

但过去五年，情况发生了戏剧性变化。通过改进算法和更巧妙的编码方案，研究人员将所需物理量子比特数量每年削减一个数量级。谷歌研究员克雷格・吉德尼去年展示的方案，将分解大数所需的量子比特从 2000 万降到了 100 万。他的秘诀之一是将量子门操作排列成复杂的三维几何结构，最大化利用每个量子比特。