中国科大潘建伟团队利用全微波脉冲技术，在97量子比特的祖冲之3.2处理器上实现70倍泄漏错误抑制，首次证实量子系统规模越大越可靠，为可扩展容错量子计算开辟新路径。
中国量子计算重大突破！微波脉冲“堵漏”技术让97量子比特系统越算越稳
2025年最后一个月，中国科学家搞出了一项足以改写量子计算发展路线图的硬核技术！用97个超导量子比特跑出来的实战成果！
这项发表在顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上的研究，首次证明：随着量子比特数量增加，系统反而越来越可靠——这在过去简直是天方夜谭！
要知道，传统思路中，加量子比特等于加错误、加混乱、加崩溃风险。但现在，潘建伟院士团队用一招“微波脉冲清漏术”，直接把量子计算机的“漏水龙头”给拧紧了，让整个系统在扩展规模的同时，错误率不升反降！这不仅是技术突破，更是对整个量子硬件工程哲学的一次颠覆。
中国团队到底是怎么用“微波”这把无形的刷子，把量子世界的脏水擦干净的?
泄漏错误——量子计算机的“隐形杀手”
在讲解决方案之前，咱们必须先搞清楚问题是啥？敌人是谁？
你以为量子计算机最大的敌人是噪声？是退相干？是门保真度不够？其实，还有一类更阴险、更难缠的错误，叫“泄漏错误”（Leakage Error）。
传统二进制计算机的比特只有0和1两种状态，清晰明确；
但量子比特（qubit）可不一样，它不仅能处于0和1的叠加态，还能“偷偷溜”到更高的能级，比如|2>、|3>甚至更高——这就叫“泄漏”！
一旦泄露，这个量子比特就彻底脱离了计算空间，不仅自己“死机”，还会通过耦合干扰周围所有邻居，像病毒一样传播混乱。
更要命的是，主流的量子纠错（Quantum Error Correction, QEC）方案——比如表面码（Surface Code）——根本处理不了这种“出界”的错误！因为QEC假设所有量子比特都乖乖待在|0>和|1>的二维希尔伯特空间里，一旦跑出去，整个纠错逻辑就崩了。
过去，科学家们尝试用频率调谐（frequency tuning）把泄露的量子比特“拽”回来，但这需要额外的硬件控制线，每加一个量子比特就要多一套电路，根本没法规模化。
所以，泄漏问题一直是横亘在超导量子处理器迈向千比特甚至百万比特道路上的一座大山！
全微波控制架构——不用加硬件，只靠“脉冲魔法”
潘建伟团队的绝妙之处在于：他们完全抛弃了物理调频的笨办法，转而用纯微波信号完成“清洗+重置”双重操作！
这套方案的核心思想就一句话：既然量子比特是被微波操控的，那当然也能被微波“治”！
研究人员在他们自主研发的“祖冲之3.2”超导量子处理器上部署了97个量子比特阵列，其中包括用于存储和运算的“数据量子比特”（data qubits）和专门负责探测与纠错的“辅助量子比特”（ancilla qubits）。
实验中，他们故意通过特定微波脉冲把一部分量子比特“踢”到|2>能级，模拟真实场景下的泄漏。然后，神奇的一幕发生了：他们发射一组精心设计的微波脉冲，这些脉冲的频率、相位、幅度和时序都经过精密优化，能在不扰动计算过程的前提下，把泄露到|2>态的量子比特“泵”回|1>态，再通过后续操作将其归零——整个过程就像用高压水枪把卡在排水管里的垃圾冲回主干道，再彻底冲走！
更绝的是，他们同时用另一组微波脉冲对辅助量子比特进行“重置”（reset），确保纠错辅助单元本身不会成为错误源。整个流程完全在现有微波控制线路上完成，无需新增任何硬件！
实验效果炸裂：泄漏抑制效率提升70倍！
光说不练假把式，数据才是硬道理。
研究团队在祖冲之3.2处理器上分别测试了小规模（如4×4量子比特块）和大规模（接近全97比特）下的泄漏抑制效果。
结果令人瞠目：在开启微波脉冲泄漏抑制后，系统整体的泄漏错误率降低了超过70倍！这意味着原本每运行100次就要崩溃一次的程序，现在可以稳稳跑7000次以上。但更震撼的发现还在后面——当他们把系统规模从16量子比特扩展到97量子比特时，错误率居然进一步下降！
传统观点认为，量子比特越多，串扰越严重，错误指数级增长；但在这套新架构下，多量子比特反而形成了某种“集体纠错效应”，规模越大，系统越鲁棒。这直接打破了“量子扩展悖论”，为未来构建百万级量子计算机提供了全新的可行性路径。
论文中明确指出：“我们的结果证明了全微波控制架构在规模化抑制关键错误方面的可行性，为更高级的量子纠错实现铺平了道路。”
祖冲之3.2处理器——中国超导量子硬件的巅峰之作
要理解这项突破的含金量，必须了解它跑在什么样的硬件上。
祖冲之3.2（Zuchongzhi 3.2）是中国科学技术大学潘建伟团队自主研发的第三代超导量子计算原型机，拥有97个可编程超导量子比特，采用二维网格排布，支持高保真度单比特门（>99.9%）和双比特门（>99.5%）。它继承了祖冲之2.1的高连通性架构，并在量子比特相干时间、串扰抑制、微波控制精度等方面全面升级。
特别值得一提的是，该处理器完全采用“全微波控制”设计——所有量子门操作、状态读取、错误抑制都通过片上集成的微波传输线完成，无需依赖磁通偏置（flux bias）等易引入噪声的辅助手段。
这种架构不仅简化了芯片布线，更极大提升了系统的可扩展性。可以说，没有祖冲之3.2这个“金刚钻”，就揽不了泄漏抑制这个“瓷器活”！
潘建伟：中国量子之父的又一次“降维打击”
说到这项研究，就不得不提核心人物——潘建伟院士。作为中国量子信息科学的奠基人之一，潘建伟早年在奥地利因斯布鲁克大学师从量子物理泰斗安东·蔡林格（Anton Zeilinger），2001年回国后组建中国科大量子信息实验室，二十多年来带领团队在量子通信、量子计算、量子精密测量三大方向全面开花。
2016年，他主导的“墨子号”量子卫星实现千公里级量子纠缠分发；
2021年，“祖冲之号”首次实现量子计算优越性（Quantum Supremacy）；
2023年，团队在光量子和超导双路线并进，刷新多项世界纪录。
此次泄漏抑制技术的突破，再次证明潘建伟团队不仅擅长“从0到1”的原始创新，更能啃下“从1到N”工程化落地的硬骨头。他的研究风格向来以“理论深度+工程极致”著称，总能用最优雅的物理思想解决最棘手的工程问题——这次用微波脉冲“治漏”，正是这种风格的完美体现！
为什么这比量子纠错更重要？
很多人可能会问：不是已经有量子纠错（QEC）了吗？干嘛还搞泄漏抑制？
这里必须划重点：QEC和泄漏抑制是两层防御！
QEC像是一套复杂的“法律系统”，负责检测和修正比特翻转、相位翻转等“常规犯罪”；
但泄漏错误属于“非法越境”，根本不在这套法律的管辖范围内。
如果泄漏错误不先被清除，QEC不仅无效，反而会因接收到“非法信号”而做出错误判决，加速系统崩溃。
因此，泄漏抑制是QEC能够正常工作的前提条件，是“地基中的地基”。潘建伟团队的微波脉冲方案，相当于在QEC大厦建成之前，先修了一道“量子海关”，把所有试图越界的粒子都拦截并遣返。这不仅提升了当前NISQ（含噪声中等规模量子）设备的实用性，更为未来实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing）扫清了关键障碍。
可以说，没有高效的泄漏抑制，百万量子比特的梦想永远只是空中楼阁！
全微波架构的未来：通往百万量子比特的高速公路
这项研究最深远的意义，在于它验证了“全微波控制”作为可扩展量子硬件架构的潜力。传统超导量子芯片依赖磁通调谐（flux tuning）来调节量子比特频率，但这种方式需要为每个量子比特配备独立的磁通线，导致布线密度爆炸式增长，芯片复杂度直线上升。而全微波方案仅通过频率选择性和脉冲整形，就能实现对任意量子比特的精准操控和错误抑制，大幅简化了芯片设计。
更重要的是，微波信号可以通过现有半导体工艺集成到芯片背面或封装层，与经典控制电路天然兼容。这意味着，未来我们可以像制造DRAM内存一样，用成熟的CMOS工艺批量生产量子处理器——这正是实现百万级量子比特规模化制造的关键一步！潘建伟团队的这项工作，不仅是一次技术突破，更是一次路线选择：中国已经押注全微波控制，作为通向通用量子计算机的主干道！