99% 的保真度意味着什么

保真度要乘起来看，一千个门之后所剩无几

概念7 分钟第 58 / 80 节更新于 2026-10-18

一台机器标着「单门保真度 99.9%」。听起来几乎不会出错，可一条一千个门的线路跑下来，成功率只剩三成多。差的不是那 0.1%，而是「每一步都要对」这件事本身。

每一步都乘进去

保真度不是「整机通过率」，而是「这一步做对」的概率。整条线路要对，就得每一步都对，于是概率相乘：

P = f^{d}

f 是单门保真度，d 是门数。99.9% 的 100 次方约 90%，1000 次方约 37%。这就是为什么工程上盯着「99.9% 还是 99.99%」不放：差一位小数，能跑的线路深度差一个量级。反过来说，把门数砍一半，成功率就开一次平方根——线路优化与纠错都在做这件事。

把保真度拉到 99.9%，再把深度拖到 700，成功率会跌破一半。换成 99%，只需要 70 个门就够。

保真度与深度

纵轴是对数刻度。单门 99.9% 时，深度约 700 成功率跌破 50%；把保真度拉到 99%，深度 70 就够。

三种保真度，别混着说

单门、双门、读出是三个不同的数。单门最高，双门的错误率通常比单门高一个量级，读出又单独算——你读出 0 和 1 时的判断错误，不在门的账上。读出错误会直接改结果标签：本该只有 00 与 11 的 Bell 态，会冒出几个 01。

随机基准测试测的是平均门错误率：它跑一长串随机化的门，让错误累积成一条可拟合的衰减曲线，并尽量把制备与测量误差扣掉。它不直接回答「这条线路能不能跑对」，因为真实线路的门不是随机的，串扰与泄漏也不在它的假设里。量子体积则把比特数、保真度、连通性揉成一个数，常被当成「算力」宣传，但它不换算成任何应用的快慢。这两个指标的来历与误读，第 06 篇有一节专讲。

单门保真度 99.9%，所以跑一千个门也没问题。

成功率是 0.999 的一千次方，约 37%；门数一多，任何「接近 100%」都会被指数吃掉。

错误率要按「每一步」读，不能按「整机」读。99% 不是「一百次错一次」，而是「每一步有 1% 的概率走歪」。

一句话结论

保真度是乘法的世界。单门、双门、读出各有各的数，随机基准测试测的是平均门错误率，量子体积是综合指标而不是算力。看到「99%」先问一句：跑多深？答案往往决定它有没有用。

本节自测 · 3 题

未作答

01两台设备的单门保真度分别是 99.9% 与 99.5%。一条含 100 个门的线路，两者的成功率大约差多少？

02某设备的单门保真度 99.9%、双门 99%、读出 99.5%。一条含 20 个双门、少量单门、一次读出的线路，哪一项最可能主导成功率？

03把「保真度 99%」理解成「跑一百次错一次」，问题在哪？