IBM与芝加哥大学取得量子计算重大突破 15分钟解决经典计算机无法攻克的难题

IBM与芝加哥大学的研究人员于2026年7月30日正式宣布了这项演示成果。他们表示，这充分证明量子计算已经满足了实现“量子优势”的核心要求。这意味着量子计算机不仅能完成超出经典计算方法实际能力的计算任务，还能提供可靠的指标来衡量计算执行的保真度。

在一篇发表于《arXiv》预印本平台的论文中，研究团队详细介绍了一种全新设计的编码量子电路，使他们能够同时实现计算速度与结果验证这两个目标。这是迄今为止报告的规模最大的逻辑量子计算演示之一，相关的电路设计和实验结果均已通过“量子优势追踪器”向公众全面开放。

长期以来，结果验证一直是量子计算领域面临的核心障碍。过去，随机电路采样（RCS）常被用作测试量子计算机是否超越经典系统的基准。虽然量子计算机能够生成经典计算机无法高效重现的极其复杂的模式，但随着计算难度的增加，确认量子计算机输出结果的正确性变得越来越困难。如果不充分了解机器内部的运作方式，验证本身最终可能会变得完全不可行。

IBM与芝加哥大学的这项实验通过一种比RCS更具结构化的替代方案解决了这一难题。研究人员证明，新方法在保持同等计算难度的同时，允许在计算进行的过程中动态检测错误。芝加哥大学副教授比尔·费弗曼表示，验证仍然是确立实验性量子优势面临的最大挑战之一，而这项实验开发了在噪声环境下更好表征复杂量子态保真度的技术，极大地增强了人们对量子计算机解决复杂计算问题的信心。该团队的博士生Soumik Ghosh也补充道，验证技术的进步不仅加强了实验验证，还有望为下一代量子计算机解锁更多实际应用。

在此次研究中，研究人员利用70个逻辑量子比特完成了已知规模最大的量子纠错演示之一。逻辑量子比特跨越多个物理组件对量子信息进行编码，从而保护计算免受噪声引起的误差影响。该系统成功完成了2415次逻辑双量子比特操作和468次逻辑“T门”操作。通过对电路进行编码，系统将有效的逻辑错误率降至物理错误率的十分之一，使得计算在执行大量操作时依然能够保持极高的保真度。

IBM研究院总监兼IBM院士杰伊·甘贝塔表示，人类现在已经稳步迈入量子优势时代。此次演示的量子计算不仅超出了经典计算机的实际能力，还以统计学的严谨性确立了其执行保真度的下限。这一里程碑为科学家、开发者和企业奠定了全新的信任基础，使他们能够在面对经典计算无法企及的难题时，放心地依赖并扩展量子计算机的应用。

可靠的误差修正与对计算输出结果的信心，是量子系统实现更大规模运作的两个必要条件。通过将经典计算难以解决的难题与准确性评估方法完美结合，这项实验标志着量子计算技术向实际应用目标迈出了极具历史意义的一步。