2026年3月4日——在最新发表的研究中，一个研究团队提出了一种可扩展的方法，能够在底层量子比特层面可靠地表征逻辑量子操作。循环误差重构技术可识别哪些物理误差会影响逻辑编码门性能。“通过循环误差重构，该工作能定量捕捉误差结构，清晰区分可校正与不可校正的误差贡献，”实验物理系第一作者罗伯特·弗罗因德强调道。

从物理量子比特到逻辑量子比特

容错量子计算的发展路径需经由逻辑量子比特：由于量子效应极其脆弱，物理量子比特易受误差干扰，研究人员将多个量子比特组合形成逻辑量子位。这使得诊断复杂性增加。“传统基准测试对两个逻辑量子比特间操作的评估效果有限，因为涉及大量物理量子比特且误差会随上下文变化，”弗罗因德解释道。

新方法通过重复计算周期检测误差，借此同步重构多个量子比特的紧凑型代表性误差描述。该流程资源利用率高，可随寄存器规模扩展，并为逻辑相关的多量子比特门提供可靠参数。因斯布鲁克大学的16量子比特离子阱处理器中横向CNOT门的实验验证了这一点。“该方法能揭示上下文相关误差，并指出需要校准与稳定的环节以确保逻辑门可靠运行，”因斯布鲁克研究组负责人托马斯·蒙茨表示。

迈向容错计算的重要一步

分析发现了诸如局域退相干和门校准失误等上下文相关误差。研究人员采用统计模型高效建模误差依赖性，以区分可通过纠错码处理的误差和限制逻辑可靠性的误差。这使得精确性能预测成为可能，并为量子计算机硬件开发团队指明关键误差源及其最小化路径——这是实现可靠容错量子处理器的重要进展。

除因斯布鲁克大学团队外，澳大利亚悉尼大学工程量子系统中心和加拿大滑铁卢大学量子计算研究所也参与了本研究。该工作获得了奥地利科学基金、欧盟及奥地利工业联合会蒂罗尔分会等机构的资助。