在量子计算领域，微软Azure Quantum和Quantinuum团队的一项最新研究，成功将量子计算的可靠性提升了高达800倍，这一突破性的进展标志着量子计算从嘈杂的中等规模量子计算（NISQ）向可靠的量子计算迈进了重要一步。通过在捕获离子量子计算设备上的实验，研究团队展示了逻辑量子比特和重复错误纠正技术，实现了低于物理错误率的逻辑错误率，为构建大规模容错量子计算机奠定了坚实的基础。
量子计算机的潜力在于其能够解决传统计算机难以处理的重要问题。然而，要实现这一目标，需要将错误率降低到与计算规模成反比的水平。此次研究中，微软团队通过使用容错编码和错误纠正技术，成功地将逻辑错误率抑制到低于物理层面的错误率。具体来说，他们利用[[7, 1, 3]]码编码的逻辑量子比特，实现了比物理层面低9.8倍至500倍的错误率，并且通过使用[[12, 2, 4]]码，进一步将错误率降低至物理层面的4.7倍至800倍。这一成就不仅展示了逻辑错误率与物理错误率之间的显著分离，也证明了在计算中使用逻辑纠缠的可行性。
研究团队在Quantinuum的H2捕获离子处理器上进行了所有演示。H2处理器具有高保真态制备和测量（SPAM）以及长距离连接性等特点，是进行先进量子错误纠正实验的理想平台。通过在H2处理器上提交实验，团队展示了多个容错协议，并证实了观察到的逻辑错误率明显低于未编码的物理对应物。
此外，研究还展示了使用[[12, 2, 4]]码进行的重复错误纠正，逻辑错误率低于物理电路基线，这表明了错误纠正周期的误差率接近两个物理CNOT门的误差率。这些结果不仅证明了容错量子计算的可行性，也为未来的量子计算机解决实际问题提供了希望。
尽管取得了显著的成果，但研究团队也意识到，要将这些实验结果扩展到更广泛的容错逻辑门和实现通用容错量子计算，仍然面临挑战。当前的实验结果虽然在小规模电路上表现出色，但在大规模应用中，如何继续保持低逻辑错误率仍是一个需要解决的问题。此外，实验中使用的量子错误纠正和错误拒绝的组合方法，虽然在短期内有效，但在长期应用中可能需要进一步的优化和改进。
