表面代码等量子纠错码旨在保护量子信息免受量子系统中噪声和退相干引起的错误的影响。量子比特（qubit）对环境干扰高度敏感，这会扰乱它们的状态并在计算过程中引入错误。表面代码通过将逻辑量子比特编码到物理量子比特的二维网格中来解决这个问题，使用稳定器测量的组合来检测和纠正错误。例如，该代码将量子比特排列成棋盘图案，其中相邻量子比特上的奇偶校验检查识别错误，而无需直接测量逻辑状态，从而保持叠加和纠缠。这种方法允许定位和纠正错误，使其成为容错量子计算的实用选择。
表面代码具有使其成为现实世界实施的领先候选者的特定优势。与其他代码相比，其错误阈值（每个物理量子比特可以容忍的最大错误率）相对较高，约为每次门操作的 1%。这意味着即使在适度嘈杂的硬件（例如当今的超导量子比特或光子系统）上，它也能有效地运行。此外，该代码的结构与平面芯片架构兼容，简化了物理布局。例如，Google 的 Sycamore 处理器和 IBM 的量子设备使用与表面代码要求良好对齐的网格状量子比特排列。与需要长程相互作用的更复杂的代码不同，表面代码依赖于最近邻连接，从而降低了硬件复杂性并实现了可扩展的制造。
然而，实施表面代码也面临挑战。单个逻辑量子比特需要数百或数千个物理量子比特，具体取决于所需的错误率。例如，错误率为 10⁻¹⁵ 的逻辑量子比特可能需要超过 1,000 个物理量子比特，这给当前的量子硬件能力带来了压力。该代码还需要连续的错误检测循环，从而增加了计算开销。虽然表面代码对于某些类型的错误（例如 Pauli 错误）是有效的，但其他代码可能更好地处理特定硬件中的相关错误或泄漏错误。尽管存在这些障碍，但表面代码仍然是量子纠错的基本工具，随着硬件的改进，它为构建可靠的大规模量子计算机提供了明确的途径。从事量子算法或硬件设计的开发人员应该了解它在连接当今嘈杂的设备和未来容错系统中的作用。