超越盈亏平衡点的自主量子纠错及其计量应用
将逻辑量子比特的寿命延长至超越同一系统中最佳物理量子比特的水平(即盈亏平衡点),是构建实用量子计算机的先决条件。此前,仅通过主动量子纠错协议(QEC)才能突破这一临界值——该方案需测量错误症状并执行自适应矫正操作。而自主量子纠错(AQEC)无需此类资源密集的测量-反馈控制,已在多个实验中得到验证,但均未明确达到盈亏平衡点。本工作通过电路量子电动力学系统,首次明确展示了超越盈亏平衡点的自主量子纠错:研究人员利用工程化耗散机制,成功保护超导微波腔中编码的光子逻辑量子比特免受光子损失影响。在自主量子纠错保护下,该逻辑量子比特的寿命比系统中最佳物理量子比特延长了18%。该团队进一步采用此协议提升微弱频移测量精度,实现了比最稳健的福克态叠加方案高6.3分贝的计量增益。这些结果表明,所展示的自主量子纠错不仅是迈向容错量子计算的关键一步,更为构建鲁棒量子传感器提供了独特优势。