量子计算的主要限制因素并非工程竞争，而是基础物理学。量子比特对环境极为敏感，最微小的外部干扰都会破坏其脆弱的量子态。这一过程被称为退相干，它为我们今天能够执行的算法复杂度设定了严格的上限。
问题的本质：从物理量子比特到逻辑量子比特
量子计算机不会取代你的笔记本电脑，也不会运行你熟悉的程序。问题不仅在于当前的发展水平：随着计算复杂度的增加，错误会呈指数级累积。如果没有纠错机制，长算法就会失去精度。解决方案是将量子信息分布在多个物理量子比特之间，创建所谓的“逻辑量子比特”——一种通过量子纠错（QEC）保护的稳定单元。
物理量子比特是真实的系统：超导电路、陷阱中的离子或光子。超导量子比特的双量子比特操作错误率在0.1%至1%之间。市场领导者已经达到了99.9%的精度：Quantinuum的离子平台H1-1达到了99.914%，而其旗舰产品98量子比特的Helios达到了99.921%。在超导领域，IQM在CZ门上实现了99.91%，IBM的Egret和Heron系列也达到了类似水平。
纠错领域的突破
最有前景的QEC方法是表面码，其中物理量子比特排列成二维网格。其理论稳定性阈值约为每次操作1%的错误率，这已经实现。过去两年见证了质的飞跃：
- Google Quantum AI的Willow处理器展示了逻辑错误的指数级抑制：随着网格的扩大，每个扩展步骤的错误率降低一半以上。
- Quantinuum Helios使用98个基于钡-137离子的物理量子比特，在一种模式下展示了48个带纠错的逻辑量子比特——比例约为两个物理量子比特对应一个逻辑量子比特。
- 哈佛大学、麻省理工学院和QuEra的研究人员在包含448个中性原子的处理器上执行了包含数十个逻辑量子比特的电路，在某些配置下多达96个。
此前人们认为，每个逻辑量子比特需要多达1000个物理量子比特，这使得具有商业意义的任务遥不可及（估计需要百万量子比特）。然而，高速qLDPC码有可能将冗余度降低一个数量级——每个逻辑量子比特仅需数十个物理量子比特。
这在实践中意味着什么
大规模容错量子计算机仍只存在于路线图中。IBM承诺到2029年推出拥有200个逻辑量子比特的Starling系统，能够执行1亿次操作。但即使成功，它也将是经典超级计算机旁边的专用云协处理器，而非数据中心的替代品。物理量子比特的数量本身信息量有限——重要的是操作质量、退相干速度以及支持低错误率逻辑量子比特的数量。
量子优势在哪里是真实的，哪里是神话
已被正式证明：在玻色子采样和随机量子态生成等专门任务中，以及在理论算法中（如用于因式分解的Shor算法）。
预期实现：在制药领域（分子模拟）、材料科学（新型超导体和电池）以及化学领域（催化剂）。优化和金融领域——目前尚无实际验证。
不存在：在日常任务中——文本处理、文件存储、游戏。经典处理器仍然更高效、更经济。
我的观点：对“原始”量子比特数量的竞赛已经让位于更成熟的指标——逻辑量子比特的质量和纠错效率。这项技术正在向实际应用迈进，但距离大规模部署仍需数年甚至数十年。对该领域的投资是对长期突破的押注，而非追求快速回报。