中国科学技術大学（USTC）の研究者らは、107量子ビットのZuchongzhi 3.2超伝導プロセッサを使用して、表面符号閾値以下での耐故障性量子誤り訂正（QEC）を実証した。2025年12月22日にPhysical Review Lettersで編集者推薦論文として発表されたこの研究は、符号サイズが増加するにつれて論理誤り率が指数関数的に抑制されることを確認し、米国外の研究グループとして初めてこの「損益分岐点」のマイルストーンに到達した。研究チームは距離7（d=7）の表面符号を使用してΛ = 1.40(6)の論理誤り抑制係数を達成し、システムが誤り訂正が除去するノイズよりも多くのノイズを導入する領域を超えたことを証明した。
この技術的突破の中心となるのは、計算部分空間から量子情報が逃げることによって引き起こされる長寿命の相関エラーに対処する、新しい全マイクロ波リーケージ抑制アーキテクチャである。ハードウェア集約的な直流パルスに依存する従来の方法とは異なり、USTCのアプローチは、ハードウェア効率の高いリーケージ低減ユニットと、慎重にタイミングを調整したマイクロ波信号を使用した補助量子ビットの高速無条件リセットを統合している。このアーキテクチャは、40回のQECサイクル後に平均リーケージ発生率を72分の1に抑制し、6.4(5) × 10-4とした。さらに、Zuchongzhi 3.2プロセッサは300ナノ秒のウィンドウ内でわずか0.95%の読み取りエラー率という高忠実度性能を実証した。
この全マイクロ波方式は、希釈冷凍機内の配線密度と複雑さを低減することにより、ハードウェア集約型の代替手段に比べて大きなスケーラビリティの利点を提供する。表面符号にとって最も厄介な障害の一つであるリーケージが、既存のマイクロ波制御層を通じて緩和できることを実証することで、研究者らは超伝導システムを数百万量子ビットに向けてスケーリングするための実行可能な基盤を確立した。このマイルストーンは、2025年3月のチームの以前のZuchongzhi 3.0記録に続くものであり、中国とGoogleのような欧米のリーダーとの間の耐故障性ハードウェアにおける技術的ギャップが同等にまで縮まったことを確認するものである。
2025年12月30日
