导语
近日，中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志团队依托107 比特超导量子处理器 “祖冲之 3.2 号”，在码距 7 表面码体系中实现低于纠错阈值的量子纠错，达成 “越纠越对” 全球关键里程碑，成果以封面论文、编辑推荐形式刊发于《物理评论快报》，美国物理学会专题报道。作为全球第二条、国内首条实现容错阈值突破的超导量子硬件，“祖冲之 3.2 号” 突破量子计算 “易出错” 核心瓶颈，为百万比特通用容错量子计算机打通核心技术路径，多项独创设计展现硬核科技实力中共西藏自治区委员会网络安全和信息化委员会办公室。
一、硬件基底：107 比特高精度芯片，全链路操控性能全面跃升
“祖冲之 3.2 号” 是 “祖冲之三号” 105 比特原型机的迭代升级版本，搭载 107 个可调控超导量子比特，硬件工艺、操控精度实现全维度优化，筑牢量子纠错硬件根基：
- 超高保真度量子门操控：单比特门操作精度达 99.9%，两比特纠缠门保真度 99.62%，量子态读取准确率突破 99%，大幅降低基础物理噪声，解决传统量子芯片操作误差累积难题；
- 二维高密度比特布局：芯片采用标准化平面超导布线架构，107 比特均匀排布，本次实验启用 97 比特完整搭建码距 7 表面码纠错系统，比特协同调控稳定性大幅领先前代机型；
- 国产化全流程制备：芯片核心晶圆、低温控制模块由中国科大联合济南量子技术研究院自主研发，摆脱海外硬件依赖，形成完整国产超导量子芯片产研链条。
传统量子芯片最大痛点是噪声干扰，比特运算极易出错，而 “祖冲之 3.2 号” 依靠极致硬件精度，把底层物理错误压至纠错阈值之下，让大规模纠错具备落地条件。
二、核心独创：全微波泄漏抑制架构，走出区别于谷歌的轻量化纠错路线
全球仅中美两国实现码距 7 表面码阈值突破，相比谷歌垂柳处理器依赖直流脉冲、额外硬件布线的方案，“祖冲之 3.2 号” 独创全微波量子态泄漏抑制技术，是其最具颠覆性的神奇创新：
- 无需新增直流控制线路、简化低温舱内部布线，硬件拓展成本更低、系统复杂度显著下降；
- 精准抑制破坏纠错的量子态泄漏噪声，实验测得错误抑制因子达 1.4，直观验证 “码距越大、逻辑错误越少”；
- 技术扩展性更强，无需改造芯片底层架构，可直接向数百、百万比特规模平滑迭代，为量产容错量子芯片提供轻量化方案。
通俗来讲，过往量子纠错如同 “边堵漏边漏水”，硬件越多错误越多；而 “祖冲之 3.2 号” 依靠全新微波架构，实现纠错规模越大，计算准确度越高，真正跨过通用量子计算的 “容错门槛”。
三、里程碑价值：实现 “低于阈值，越纠越对”，从实验原型迈向实用算力
量子纠错是通用量子计算机的 “刚需”，只有突破纠错阈值，量子算力才能稳定持续输出，不再局限实验室短期演示。“祖冲之 3.2 号” 的突破，标志我国超导量子计算完成三大跨越：
- 国内首个码距 7 容错验证：此前团队仅实现码距 3、码距 5 小规模纠错，本次码距 7 大尺度表面码实验，证明国产超导系统具备构建逻辑量子比特的完整能力；
- 补齐量子计算实用化最后短板：此前 “祖冲之三号” 已刷新量子计算优越性纪录，算力远超顶级超算 15 个数量级，如今叠加容错纠错能力，量子计算机从 “单次快速运算” 升级为 “长时间稳定运算”；
- 构建自主可控容错技术体系：形成从芯片制备、比特调控、噪声抑制到大尺度纠错的完整国产技术路线，打破海外在容错量子硬件上的技术垄断。
四、产业前景：解锁多领域颠覆性应用场景
稳定容错的 “祖冲之 3.2 号” 处理器，将推动量子算力落地实体经济，重塑多行业研发模式：
- 生物医药：高精度模拟复杂分子、蛋白结构，传统超算耗时百年的抗癌新药、靶向分子仿真，量子算力数天即可完成，大幅缩短新药研发周期；
- 新材料与能源：快速计算催化剂、高温超导、储能材料微观特性，助力可控核聚变、固态电池关键材料攻关；
- 人工智能与气象：加速大模型参数优化、高精度气象灾害预测，提升复杂场景推演效率；
- 金融与物流：快速求解千万级节点最优路径、复杂风险模型，降低物流、金融风控算力成本。
五、行业观察：国产超导量子计算进入容错发展新阶段
业内专家表示，“祖冲之 3.2 号” 不只是一款升级芯片，更是我国量子计算从 “比拼比特数量” 转向 “攻克容错实用” 的标志性成果。当前全球量子科技竞争重心已转移至容错量子纠错，我国依靠全微波自主路线走出差异化发展道路，具备规模化迭代优势。
下一步，团队将基于 “祖冲之 3.2 号” 技术积累，研发数百比特新一代容错超导量子处理器，搭建量子计算云平台，开放容错量子算力给科研机构、产业企业，加速量子技术产学研转化，推动我国率先建成可商用的通用容错量子计算机。
