IonQ 宣布两量子比特门保真度达 99.99%，创量子计算新纪录
IonQ 宣布在离子阱量子计算平台上实现99.99% 的两量子比特（two-qubit）门保真度，跨过“四个 9”门槛，刷新全球纪录。该结果由公司在研发原型系统上完成，并作为其后续 256 比特系统与容错路线的重要技术里程碑。与此前 2024 年的 99.97% 记录相比，这一新成绩将进一步降低量子差错更正的开销，为复杂量子算法与更深电路深度铺平道路。
何为“两量子比特门保真度”，为何关键？
在绝大多数可编程量子计算架构中，两量子比特门是生成纠缠的核心操作。系统整体可用性，往往受限于这类门的误差率（即 1 – 保真度）。保真度每提升一个数量级，都意味着所需的差错更正开销显著下降：更少的物理比特、较浅的容错电路、较低的资源消耗。因此，跨越 99.99% 这一“工程阈值”，对走向**容错量子计算（FTQC）**具有标志性意义。
关键技术与实验要点
电子量子比特控制（EQC）：IonQ称本次结果基于其自研 EQC 控制技术实现，无需“基态冷却”（ground-state cooling），在更贴近量产与规模化场景的条件下获得记录级表现，有助于缩短门时序、简化执行并保持高稳定性。
论文与技术细节：公司同步发布技术材料与论文，展示如何通过脉冲整形/频率调制（FM）与噪声滤波函数设计抑制主导误差源，缓解自旋-运动耦合残留带来的失真，相关理论/实证工作与近年的离子阱门控制研究脉络一致。
记录对比：IonQ 指出该成绩超越 2024 年 99.97% 的世界纪录；彼时纪录由 Oxford Ionics（现已并入 IonQ）团队创造。
产业意义：从“可运行”到“可容错”
四个 9的两比特门保真度被业内视作向容错门逼近的关键台阶。其直接效应包括：
差错更正阈值与开销：在表面码等主流方案下，更高的物理门保真度使逻辑门错误率更快进入阈值内，所需物理比特数与循环次数明显下降；
算法与应用可行性：化学模拟、量子机器学习、量子优化等经典难题的试验性“容错前”实现，将受益于更深电路、更长相干时间的有效利用；
工程可扩展性：IonQ 把该能力作为256 比特系统的基座指标，意味着其在系统规模 × 门质量的“乘法效应”上迈出一步。
与学术进展的同频共振
近两年，离子阱社群在高保真两比特门上持续推进：从 99.9% 量级的激光驱动门，到通过调制策略与门速 – 噪声的权衡，实现对环境漂移、参数波动的鲁棒控制；并在长链多离子与全互连（all-to-all）耦合的可编程性上探索新路径。IonQ 此次结果与这些方法论进化相呼应，显示出学术方法与产业工程的加速合流。
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