70个逻辑量子比特，2415次逻辑门，15分钟：IBM让量子优势第一次“可信”

一、一场从2019年吵到现在的官司

2019年10月，谷歌在《自然》上发论文，宣布53个量子比特的Sycamore芯片用200秒跑完了一个实验，同期的经典超算要算一万年。

几天后IBM就站出来反驳，说经典机器大约2.5天就能干完。

不过那是IBM在博客里给出的理论估算，当时并未真的跑一遍模拟。

这场官司一打七年，经典算法一年一年往前追，量子这边每宣布一次“优势”，总有人随后把经典模拟的纪录刷新一遍。

麻烦出在一个更根本的地方。

量子计算机算出来的东西很难检查，它给出的是一团概率分布，经典机器想核对，就得把同样的计算自己再做一遍。

可一旦这个问题难得经典机器做不动，检查的手段也就跟着消失了。

跑得越快，越没人管得住。

2026年7月30日，IBM和芝加哥大学在IBM官网发布实验结果，把这道死结剪开了一个口。

这次的关键词是可信。

二、先弄懂逻辑量子比特

量子比特娇气。

温度的波动、电磁的杂音、材料里的杂质，随便哪一样都能把它算到一半的样子搅乱。

工程上的办法跟车间里喊话差不多。

一句要紧的话在嘈杂车间里喊一遍没人听得清，就喊三遍，举手表决。

一个逻辑量子比特，就是一群物理量子比特举手表决出来的结果。

物理比特负责出力，逻辑比特负责把错纠掉。

这次实验用97个物理量子比特，编码出70个逻辑量子比特。

△ 一个逻辑比特，是一群物理比特举手表决的结果（97 物理 → 70 逻辑）

三、旧的考核办法卡在哪

过去七年，判断“量子有没有超过经典”用的考核题叫随机电路采样。

出题人让量子芯片生成一个足够复杂的随机模式，经典机器复现不出来，就算赢。

这套办法的毛病出在查卷环节，考卷越出越难之后，谁来核对这份答案？

2023年前后，中国的祖冲之号系列和九章系列在这条路上把采样速度推到了世界前列，同样面临“快，但对不对要靠信”的尴尬。

IBM给量子优势下的定义里写着两个条件，缺一不可。

第一，经典方法做不动。

第二，结果可以被严格验证。

这等于自己把考核门槛抬高了。

四、这次真正做了什么

新论文叫 Sampling hard circuits with verifiably high fidelity。

团队没有再用随机电路，而是设计了一种带结构的新型编码电路。

结构化带来两件事。

第一，团队证明了这种结构的计算难度和随机电路在同一量级，经典机器照样追不上。

第二，编码结构在计算过程中能检测错误。

70个逻辑量子比特跑完了2415个逻辑双比特门，外加468个逻辑T门。

T门是量子计算里纠错代价最高的一类基础操作。

因为整个电路被编码，逻辑层面的有效错误率做到了物理错误率的十分之一，电路保真度在这么大的门数下依然高得反常。

整个计算跑了约15分钟。

论文还给出了保真度的统计下界，用统计置信的方式划了一条线，保真度不会低于这条线。

△ 这次实验的关键数字（来源：IBM 新闻稿 / arXiv:2607.25941）

结果挂在IBM的Quantum Advantage Tracker上，公开，谁都可以拿更强的经典算法来挑战。

IBM研究院负责人Jay Gambetta的原话是“We are now firmly in the quantum advantage era”。

芝加哥大学的Bill Fefferman把这件事的定位说得更准确，验证一直是确立实验性量子优势最大的难题之一。

五、诚实交代局限

统计下界不等于逐位验算。

它给出的是置信意义上的保底，不是把每个答案都打开检查。

经典社区还没出手。

IBM自己把三篇论文挂上Tracker，说下一步就是等经典算法应战。

这个结论还没经过对手的回合。

同批另外两篇论文里，Qedma用74个比特模拟磁性系统，经典方法在最难处不收敛；Algorithmiq用56个比特研究信息在量子物质里的扩散。

两家都用跨平台一致性来加强证据，规模都更小，也都没有独立真值。

纠错码还很浅。

97个物理比特编码70个逻辑比特，平均一个逻辑比特只摊到一点四个物理比特，这是很浅的编码。

距离容错通用量子计算需要的上百万物理比特，差的仍然以“代”计。

离赚钱很远。

这类问题属于“证明困难”型，价值在立标尺，不在直接产出应用。

六、行业坐标

超导路线上，谷歌2024年12月的Willow芯片（105个物理比特）先证明了纠错可以指数压制错误，IBM这次把规模推到70个逻辑比特，并补上了“可验证”这块短板。

Quantinuum的离子阱路线用更贵的硬件换更高的保真度。

中国走的是另一条路。

祖冲之号系列在物理比特性能上迭代，本源悟空已经作为公共服务运行（今年8月我写过它的“调节旋钮”，据公开报道本月其服务已覆盖192个国家）。

物理比特路线赌的是把每个比特做得足够好，逻辑比特路线赌的是纠错工程。

两条路谁先把容错搬进实用，现在下结论为时过早。

△ 量子优势的三条技术路线

七、三个值得记住的事

从“跑得快”升级为“跑得快，且能以统计置信方式证明确实算对了”。

精确说，是给出了保真度的统计下界，而非逐位验算。

97个物理比特编码70个逻辑比特、逻辑错误率降10倍，这是全世界已知最大规模的逻辑比特纠错演示之一（2024年谷歌Willow的105个是物理比特规模，维度不同）。

对普通人，量子计算离手机还很远。

但“量子计算机说的话能不能信”这件事，第一次有了一块放在明处、任何人都能来敲打的公共标尺。