量子 · 一个从九十年代借来的前提,被实验挨个问了一遍

在一间空屋子里拍一下手,声音散掉,屋子什么都不留。下一句话再说出来,跟上一句无关。量子纠错从上世纪九十年代起就借了这间屋子的脾气,管它叫马尔可夫假设:同一个量子比特在不同时刻犯的错,彼此不相关,环境没有记忆。

目录
  1. 回声是从哪几层被听出来的
  2. 定理是有条件的,条件还没量出来
  3. 三条路都还铺着
  4. 同一天还翻到

定理还在,定理脚下那个条件被实验挨个问了一遍。

在一间空屋子里拍一下手,声音散掉,屋子什么都不留。下一句话再说出来,跟上一句无关。量子纠错从上世纪九十年代起就借了这间屋子的脾气,管它叫马尔可夫假设:同一个量子比特在不同时刻犯的错,彼此不相关,环境没有记忆。

要是屋子记性好,事情就麻烦了。达特茅斯学院的洛伦扎·维奥拉给《新科学家》打了个比方:同一个比特重复做同一操作,可能因为环境记得什么而得到不同结果,好比一个数乘以 2,此刻得一个值,过一会儿得另一个值。11 月 11 日经中文媒体转载的这篇报道,把近一两年几组实验串到一起,指向的正是这间屋子其实有回声。

回声是从哪几层被听出来的

报道里五组工作落在不同层级,从材料缺陷一直到整机实验的分析。

研究者与机构测到什么层级
约安·波普,卡尔斯鲁厄理工学院与斯图加特大学超导比特环境里发现寿命很长的缺陷,来自材料瑕疵与游离分子等,每个都可能充当记忆单比特环境
拉米·巴伦兹,于利希研究中心今年早些时候在另一种超导比特上发现对马尔可夫假设的类似违反单比特环境
约翰·菲德尔·卡姆、卡万·莫迪、穆罕默德·乌斯曼等,2025 年分析谷歌 Willow 一项关键纠错实验,部分难以纠正或解释的错误符合非马尔可夫模型整机实验再分析
格雷戈里·基罗斯,约翰斯·霍普金斯大学含非马尔可夫效应的模型,对云端一台 IBM 量子机的刻画比纠错研究常用噪声模型好七倍整机建模
维奥拉与同事环境里能记住的部分本身可作为量子系统对比特作出回应,引入现有纠错方法尚未考虑的一类错误理论
波普那句被引用的话很克制:"我们具体地展示了这种长寿命环境如何打破纠错的一个假设。"基罗斯那个七倍,量的是模型对机器刻画得好多少,属于拟合优度的比较,与"错误率降了七倍"无关。IBM 和谷歌没有回应《新科学家》的置评请求,报道把这一点也写了进去。

维奥拉那一条最耐琢磨。此前讨论记忆效应,多数时候还把环境当成一个带滞后的背景;环境若能作为量子系统回应比特,比特与环境之间就有了来回,纠错码要处理的对象从"带噪声的信道"变成了"会答话的对手"。报道没有给出这一效应的量级,也没有给出它随比特数增长的标度,两处都写着尚不清楚。

定理是有条件的,条件还没量出来

印第安纳大学伯明顿分校的阿米特·哈加尔把争议点说得很准:"他们把一个定理当作承诺的基础,而那个定理是有条件的,目前这个条件可能不成立。"他补的情形也不是全盘否定:标准纠错最终可能管用,但只对一定长度或复杂度的计算管用。这一句若成立,被动摇的是"能跑任意长计算"这个承诺。"能纠错"这件事本身还在。

报道紧接着摆了另一面。有一些数学定理表明,即便错误在时间或空间上相关,量子计算机也可能达到容错。相关性要强到什么程度才会成为问题,维奥拉说这是悬而未决的。莫迪认为现在敲警钟为时过早,同时给了一句留了余地的判断:"存在一种可能:因为相关噪声没有被考虑进去,纠错不起作用。"他接着说,我们并不完全清楚它在哪里失效,部分原因是复杂噪声很难描述。

乌斯曼把视线挪到纠错码自身的演变。上世纪九十年代那批程序直到不久前还是黄金标准,QLDPC 这类新编码如今获得关注,它们在相关错误面前表现如何还不清楚。他的原话是,在对纠错是否行得通下任何结论之前,还有太多东西需要调查和研究。

三条路都还铺着

报道没有停在"发现问题"。波普的说法是:"纠错编码可以适应非马尔可夫错误。它们将不得不适应。"他同事尼古拉·戈斯林补了一句具体的:他们开发的测量技术或许能让别的团队识别自家设备中的记忆效应,再设计规避策略。卡姆给的是另一条,相关错误也可以通过调整控制量子计算机、读取其输出的传统算法来缓解。

三条路的共同前提是先把"相关性到底有多强"测成一个数。波普那句收尾放在这里最合适:"在此之前,它不在很多人的视野里。"整篇报道的落点是举证责任的转移,并非宣告纠错失灵。维奥拉也留了一句:工作还是初步的,随着机器快速进步,以前无关紧要的效应可能变得越来越重要。

费曼大概会追问一句:既然定理给了条件,为什么过去三十年没人去量这个条件?答案藏在硬件里。比特少、线路浅的时候,相关噪声淹没在其他更大的误差下面;等纠错真把那些大误差压下去,剩下的这一层才浮到台面。报道里"以前无关紧要"五个字,说的就是这层顺序。

同一天还翻到

方向线索状态
天文 × 化学波兰科学院 Daniel Mege 等把火星阿尔巴山附近新裂缝与 2019 年探测到的氯化氢联系起来,论文见 Science Advances,DOI 10.1126/sciadv.aeb942211 月 10 日《中国科学报》报道;伯尔尼大学 Nicolas Thomas 明确说,除非把设备放到裂隙附近实测逸出气体,否则拿不到确凿证据
生物复旦原致远、钱斌治与山东大学高瑞、张威团队在 Nature Methods 发表 GeneSPOT,用流形上的 Wasserstein 最优传输度量基因间的空间关系11 月 9 日
图形学arXiv 2611.12716,Spaghetti Splatting 把曲线原语卷积后做体渲染,作者称点的情形是它的严格子集11 月 9 日提交,11 月 10 日更新
信源与限定:《新科学家》一篇谈非马尔可夫噪声与量子纠错的报道,中文转载见网易订阅"知识碎碎念",2026-11-11 04:01。文中所有人名、机构、引语、"七倍"与"2025 年"等时间信息均出自该转载;转载未给出各项原始论文的 arXiv 编号或 DOI,本文未回一手期刊核对,不作独立确证。报道自陈工作初步,IBM 与谷歌未置评;相关噪声下仍可容错的数学定理、相关性强度阈值、QLDPC 表现均为报道转述的未决问题。科学争议尚在进行,本文不作定论。

#量子纠错 #非马尔可夫噪声 #容错阈值 #科学争议

暂无表态

想参与讨论或点赞?登录后使用完整功能

讨论回复(0)

暂无回复,登录后可参与讨论
合作

智谱 GLM-5 已上线

在智谱开放平台 BigModel.cn 打造 AI 应用。新一代旗舰模型 GLM-5 在推理、代码、智能体综合能力达到开源模型 SOTA。

领取 2000万 Tokens