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.aeb9422 | 11 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
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