微软首席执行官萨提亚·纳德拉近日公布了公司在量子计算领域的重大突破——成功开发4D拓扑量子纠错码。

与2D相比，4D拓扑量子纠错码在编码效率、纠错能力、逻辑操作都非常出色，并且每个逻辑量子比特只需要极少的物理量子比特，可以一次性检查错误，并将错误率降低1000倍。同时，这项全新的量子计算成果将应用在微软的Azure Quantum量子计算平台中，加速科研、医疗的研发效率。

微软开发的新型4D拓扑量子纠错码适用于中性原子、离子阱和光子学等具有全连接特性的量子比特，能将物理量子比特的错误率降低多个数量级，以满足量子电路可靠运行的要求。

通过在4D空间中优化编码，构建每个逻辑量子比特所需的物理量子比特数量减少了5倍。在实现同等纠错能力和逻辑操作时，所需物理量子比特总量也显著低于传统方案。

此外，从资源需求的角度来看，4D拓扑量子纠错码在实现相同纠错能力和逻辑操作功能的情况下，所需的物理量子比特数量显著减少。这对于当前和近期的量子硬件来说是一个巨大的优势，因为目前的量子硬件平台在物理量子比特的数量和质量上仍然存在限制。

通过减少物理量子比特的需求，4D拓扑量子纠错码不仅能够降低量子计算系统的硬件成本，还能够提高系统的可靠性和稳定性。此外，4D拓扑量子纠错码在实现逻辑操作时所需的辅助资源也相对较少，这进一步降低了量子计算的资源开销，使得量子计算在实际应用中更具可行性。