2024年12月9日，Google Quantum AI在Nature上发表成果，证明其Willow超导处理器在量子纠错领域实现了关键里程碑：首次在阈值以下运行表面码。

核心成就是在105量子比特处理器上以距离-7表面码存储器实现的1个逻辑量子比特。该码使用101个物理量子比特（49个数据量子比特、48个测量量子比特和4个泄漏移除量子比特），每次码距增加时，逻辑错误率降低两倍以上。

Willow实验的主要结果：

• 1个逻辑量子比特 — 在105个物理量子比特上实现距离-7表面码
• Λ = 2.14 ± 0.02 — 码距每增加2，逻辑错误减半（确认阈值以下运行）
• 每周期逻辑错误率：0.143% ± 0.003%（距离7）
• 逻辑寿命：291 ± 6 μs — 比最佳物理量子比特（119 μs）长2.4倍
• 实时解码器（距离5）：平均延迟63 μs，在10⁶次纠错周期内保持稳定
• 运行距离达29的高距离重复码长达5.5小时，发现约10⁻¹⁰/周期的稀有相关错误下限

阈值以下运行意味着为逻辑量子比特添加更多物理量子比特时，逻辑错误率总是降低——这是实用容错量子计算的必要条件。Willow之前，没有任何量子处理器在表面码中明确证明过这一特性。

距离-7逻辑量子比特还超越了收支平衡点：其相干寿命超过了所有101个组成物理量子比特，证明纠错已经提供了净收益，而不仅仅是抵消额外噪声。