IonQ 宣布在離子阱量子計算平臺上實現99.99% 的兩量子比特（two-qubit）門保真度，跨過“四個 9”門檻，刷新全球紀錄。該結果由公司在研發原型系統上完成，并作為其后續 256 比特系統與容錯路線的重要技術里程碑。與此前 2024 年的 99.97% 記錄相比，這一新成績將進一步降低量子差錯更正的開銷，為復雜量子算法與更深電路深度鋪平道路。

何為“兩量子比特門保真度”，為何關鍵？

在絕大多數可編程量子計算架構中，兩量子比特門是生成糾纏的核心操作。系統整體可用性，往往受限于這類門的誤差率（即 1 – 保真度）。保真度每提升一個數量級，都意味著所需的差錯更正開銷顯著下降：更少的物理比特、較淺的容錯電路、較低的資源消耗。因此，跨越 99.99% 這一“工程閾值”，對走向**容錯量子計算（FTQC）**具有標志性意義。

關鍵技術與實驗要點

• 電子量子比特控制（EQC）：IonQ稱本次結果基于其自研 EQC 控制技術實現，無需“基態冷卻”（ground-state cooling），在更貼近量產與規模化場景的條件下獲得記錄級表現，有助于縮短門時序、簡化執行并保持高穩定性。

• 論文與技術細節：公司同步發布技術材料與論文，展示如何通過脈沖整形/頻率調制（FM）與噪聲濾波函數設計抑制主導誤差源，緩解自旋-運動耦合殘留帶來的失真，相關理論/實證工作與近年的離子阱門控制研究脈絡一致。

• 記錄對比：IonQ 指出該成績超越 2024 年 99.97% 的世界紀錄；彼時紀錄由 Oxford Ionics（現已并入 IonQ）團隊創造。

產業意義：從“可運行”到“可容錯”

四個 9的兩比特門保真度被業內視作向容錯門逼近的關鍵臺階。其直接效應包括：

1. 差錯更正閾值與開銷：在表面碼等主流方案下，更高的物理門保真度使邏輯門錯誤率更快進入閾值內，所需物理比特數與循環次數明顯下降；

2. 算法與應用可行性：化學模擬、量子機器學習、量子優化等經典難題的試驗性“容錯前”實現，將受益于更深電路、更長相干時間的有效利用；

3. 工程可擴展性：IonQ 把該能力作為256 比特系統的基座指標，意味著其在系統規模 × 門質量的“乘法效應”上邁出一步。

與學術進展的同頻共振

近兩年，離子阱社群在高保真兩比特門上持續推進：從 99.9% 量級的激光驅動門，到通過調制策略與門速 – 噪聲的權衡，實現對環境漂移、參數波動的魯棒控制；并在長鏈多離子與全互連（all-to-all）耦合的可編程性上探索新路徑。IonQ 此次結果與這些方法論進化相呼應，顯示出學術方法與產業工程的加速合流。