谷歌量子AI团队主办，这场超导量子计算规模化前沿会议大佬云集

大规模超导量子比特阵列已成为实现实用量子计算的主要平台。该领域近期取得了重大里程碑式进展，多个研究团队已部署了包含数百个高相干量子比特的装置。这些先进系统正被用于模拟并发现新的物理现象，同时也为构建可扩展且具备纠错能力的量子计算机奠定了基础。

2026年10月19日至23日，由谷歌量子AI团队主办的超导量子计算领域高水平学术会议Frontiers in Scaling Superconducting Quantum Computing（超导量子计算规模化前沿会议）在意大利加尔达湖畔举行。

与会者包括2025年诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷（Michel H. Devoret）、约翰·马丁尼斯（John M. Martinis），以及来自IBM Quantum、D-Wave Quantum、Qolab、AWS、中国科学技术大学、南方科技大学等机构的团队。

其中，谷歌量子AI团队Matt McEwen提出一种基于模块互联的低开销量子纠错方案，在模块间链路噪声比模块内高10倍的条件下，模块化双曲码仍然能把物理比特开销相对表面码降低10倍到30倍以上。

另外，IBM讨论毫米到米级的耦合器，南方科技大学讨论超导线缆及热噪声，还有一些团队研究如何把放大、隔离或布线做得更紧凑。会议报告均围绕“超导量子计算规模化”展开。

基于模块互联的低开销量子纠错

在超导领域，模块化不是新概念。此前，已经有相关研究团队演示过芯片间的量子态传输和纠缠生成，链路保真度在逐步提升。

Matt McEwen在此次报告中提到的基于模块互联的低开销量子纠错方案，旨在同时解决量子纠错密度与硬件实现可行性这两大难题。该模型由多个小型平面芯片组成，芯片之间通过仅连接于边缘的微波电缆进行互连。相关研究成果以“Low-Overhead Quantum Error Correction with Boundary-Connected Planar Modules”已发表于arXiv预印本平台。

图：谷歌量子AI团队现场报告

具体来看，在每一个独立的超导芯片内部，量子比特的排列依然沿用成熟且稳健的二维欧几里得网格排布，所有单比特驱动和两比特受控门依然只在芯片内部的近邻节点之间进行。真正的高维度几何拓扑构造——高亏格双曲表面的平铺特征，被完全“转移”到了各个平面芯片之间的边缘连线中。

研究团队通过群论代数对称性设计，利用跨越模块边界的静态耦合器，构建了“模块化双曲码”。

在电路级噪声模拟测试中，谷歌团队采用微观物理噪声模型。即使将芯片内部的物理错误率设定在千分之一的实验水平，且将跨模块边界缝隙处的两比特门错误率设定为十倍于片内门的高噪声状态，这一模块化双曲架构依然表现出不错的纠错效果。

数据模拟显示，在一个由120个模块构成的双曲表面码系统中，实现十的负十次方超低逻辑错误率所需的物理量子比特总数，比传统平面表面码直接降低了十倍以上。如果向更大的容错体系进行工程外推，这种资源缩减效应会进一步放大至三十倍以上。

在码距达到20到24的实用区间内，平均一个逻辑比特仅需三十六个物理比特，而传统平面表面码在相同强度下每个逻辑比特需要消耗上千个物理器件。对比国际顶级机构此前开发的双二面码构型，谷歌的新方案也在保持更优码率的同时，还免除了芯片内部走线的非平面交叉难题。

更为关键的是，这项工作并没有止步于构建静态的逻辑量子存储器。针对跨芯片耦合带来的时钟延迟与噪声干扰，团队设计了多速率综合征提取电路，让芯片内部的高速运算与边缘跨模块的低速校验实现解耦协同。

同时，他们将用于双曲色码的神经网络机器学习解码器与用于双曲表面码的关联匹配解码器深度集成，配合利用对称性实现的容错自同构门操作，甚至成功在这一双曲拓扑存储器上完成了全容错加法器的编译。

总体来看，谷歌量子AI团队的这个方案为超导量子计算提供了一种全新的、可扩展的模块化架构。

多方向进展

来自东京科学大学的笠井健太（Kenta Kasai）教授在会议期间展示在超高码率量子纠错码代数构造方面的进展，重点聚焦于其团队近期提出的“对划分”构造方法与仿射置换矩阵设计。

长期以来，构造性能优异的量子纠错码一直受困于校验算子之间的正交对易性数学约束。如果单纯依赖随机图搜索算法，很难在保证稀疏校验的同时获得大码距和高编码效率。研究团队通过精妙的代数配对规则，在有限域的矩阵块运算中实现了项与项之间的成对消解，直接从代数机制上内建了对易性保障。

基于这种数学构造，其团队推导出一系列纠错参数组合，成功将编码率推向了百分之四十甚至百分之五十的全新高度。

法国CNRS Institut Néel研究人员、Silent Waves首席技术官Nicolas Roch作行波参量放大隔离器的技术成果展示。

量子比特传回的微波信号很弱，需要低噪声放大。低温链路中的隔离器则负责阻挡反向传播的噪声，但器件和接头也会占据冷端空间。团队把放大与反向隔离集成在同一个行波参量器件中，在超过500 MHz的带宽内实现近量子极限放大和反向隔离。其实验相关性将通过两个在量子比特与TWPAL之间未设置磁隔离器的量子比特读出实验来展示。

第一个实验使用通量量子比特进行，由于TWPAI激发的非计算跃迁产生的带外噪声，导致弛豫时间(T1)缩短。第二个实验涉及使用TWPAI对两个transmon量子比特进行读出，在此情况下，该设备实现了多路复用读出，没有T1缩短，仅T2E缩短了50%，而在单量子比特读出的情况下，这一比例降至约20%。这恰恰也是模块化架构所需要的。

Nord Quantique的硬件负责人Nicholas Frattini则将技术注码押在连续变量体系的多模网格玻色量子纠错上。团队用多模网格码把逻辑信息编码进多个振荡器模式，希望借助其状态空间提高硬件利用率，并降低单位量子比特成本和设备占用空间。

工程问题

其实，纵览超导量子计算规模化前沿会议整体议程，可以发现，所有报告都在回答同一个问题，超导量子计算如何实现规模化。具体回答可以划分为三大类。

第一类，模块互联与封装。南方科技大学的钟有鹏教授报告了低损耗互连：超低损耗铝超导电缆把相干时间提升10倍以上、与芯片内原生相干时间相当，模块间态传输和纠缠保真度最高99%；最新进展是把两个超导量子比特通过4K的铌钛传输线相干耦合，用10mK过耦合冷负载把信道辐射冷却到0.06个光子，重热化过程中的快速态传输达到58.5%、Bell纠缠保真度52.3%，都高于经典阈值。

图：钟有鹏教授作题为《超导量子处理器的低损耗互联及扩展》的主旨报告

IBM的Jason Orcutt给出了多尺度可调耦合器架构：毫米尺度实现高连通与冷耗散复位，厘米尺度经隔离低损耗传输线完成非相邻量子比特操作，米尺度用同轴线连接量子网络单元（QNU），支撑qLDPC码模块。

图：IBM Quantum团队现场报告

第二类，材料与制造。imec的Kristiaan De Greve展示了在300mm CMOS产线上做超导量子比特的进展：α-Ta谐振器超高Q值、30nm互连的NbTiN约瑟夫森电路，论证的是“借半导体产线工程精度”这条路。

AWS的Loren Swenson把低温表征做成了制造反馈：宽带SWAP谱学在118个二能级缺陷（TLS）上取样，缺陷谱随时间漂移、随芯片变化，单频T1值无法代表器件质量。Fermilab SQMS的Alexander Romanenko介绍了50多个模式的3D SRF模块，各模式相干时间10至20毫秒以上，已用于qudit量子计算与多频量子传感。

第三类，读出、控制与计算。RIKEN和东京大学的Yasunobu Nakamura报告了固定频率transmon上的快速高保真控制：磁通可调双transmon耦合器实现小于50纳秒、保真度高于99.9%的CZ门，零磁通偏置下的微波驱动iSWAP门同样超过99.9%，还有全微波的TIP门和小于100 纳秒、保真度高于99.9%的频分复用读出，泄漏错误可以被当作部分擦除错误检测。

中国科大的陈福升报告了全微波泄漏抑制方案：在距离3到7的表面码内存上，逻辑错误率随距离增加而下降、稳定低于阈值；并用lattice surgery完成了逻辑态布线与CNOT、Hadamard、相位门等Clifford生成门集，全程使用神经网络解码、无后选择。

CEA Saclay的Patrice Bertet展示了用单微波光子探测器做单自旋磁共振，CaWO4中Tb3+自旋的Ramsey相干时间达到10毫秒。D-Wave的Fabio Altomare介绍了第六代商用退火机Advantage2：4400多个量子比特、45000多个耦合器、超过100万个约瑟夫森结，靠片上控制只用数百根模拟线，并规划用超导互连把多个芯片连起来。

Weizmann研究所的Serge Rosenblum用自参量冷却把Kerr猫量子比特的比特翻转时间推到10秒量级，比此前结果快三个数量级。谷歌的Xiao Mi则报告了量子优势从随机电路走向材料建模的进展：用模拟-数字混合量子模拟捕捉磁系统中的magnon-magnon相互作用，并在无序二维晶格上检测共振团簇。

总体来看，超导量子计算规模化前沿会议的召开表明，超导量子计算的探索正式跨过了单纯依赖物理比特数量的“粗放增长期”，全面切入了以拓扑纠错码协同硬件设计、多芯片模块化微波互联、以及片上深低温物理系统集成为特征的“架构重构期”。

随着基础研究的进一步下沉，未来计算力量的底层逻辑正在被重塑。

[1]https://arxiv.org/abs/2610.03682v1

[2]https://quantumai-meeting.com/talk-abstracts/#poster

[3]https://kasai.ict.eng.isct.ac.jp/files/Italy.pdf

[4]https://fr.linkedin.com/posts/nord-quantique_nordquantique-quantumcomputing-superconductingqubits-activity-7519395310582853633-2YaM

[5]https://www.linkedin.com/posts/silentwaves_frontiers-in-scaling-superconducting-qc-activity-7518345945806262272-wlAF