中國(guó)量子計(jì)算新突破：“祖沖之三號(hào)” 震撼發(fā)布

在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)在，量子計(jì)算領(lǐng)域正成為全球競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。2025 年 3 月 3 日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)傳來振奮人心的消息，他們成功構(gòu)建了 105 比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī) “祖沖之三號(hào)”，這一突破性成果再次鞏固了中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的前列地位，在全球范圍內(nèi)引起了大量關(guān)注。

“祖沖之三號(hào)” 的誕生并非一蹴而就，它是中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)多年來不懈努力和技術(shù)積累的結(jié)晶。自量子計(jì)算概念提出以來，各國(guó)都意識(shí)到了這一領(lǐng)域?qū)?duì)未來科技發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，紛紛加大投入進(jìn)行研究。中國(guó)在這一賽道上奮勇直追，從早期的理論探索到逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，取得了一系列令人矚目的成績(jī)。此前，中國(guó)已成功推出了 “九章” 光量子計(jì)算原型機(jī)以及 “祖沖之” 系列超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)，在量子計(jì)算優(yōu)越性方面取得了階段性勝利。而 “祖沖之三號(hào)” 的出現(xiàn)，則是中國(guó)在這一領(lǐng)域的又一次重大飛躍。

與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，“祖沖之三號(hào)” 具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。其明顯的特點(diǎn)在于強(qiáng)大的計(jì)算能力，處理 “量子隨機(jī)線路采樣” 問題時(shí)，速度比國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)快千萬億倍。這一速度優(yōu)勢(shì)意味著在一些復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算、密碼解決、金融風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域，“祖沖之三號(hào)” 能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)年甚至數(shù)十年才能完成的任務(wù)。例如，在藥物研發(fā)過程中，需要對(duì)大量的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬計(jì)算，以篩選出具有潛在療效的藥物分子。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在處理如此龐大的數(shù)據(jù)量時(shí)往往力不從心，而 “祖沖之三號(hào)” 憑借其比較強(qiáng)的計(jì)算能力，可以快速準(zhǔn)確地模擬分子的各種特性，極大縮短藥物研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

從技術(shù)層面來看，“祖沖之三號(hào)” 的研發(fā)凝聚了眾多創(chuàng)新技術(shù)。它的量子處理器由兩個(gè)使用倒裝芯片技術(shù)集成的藍(lán)寶石芯片組成，這種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方式在一塊芯片上集成了 105 個(gè)量子比特和 182 個(gè)耦合器，另一塊芯片上集成了所有控制線和讀取諧振器，極大地提高了量子比特的集成度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)在量子比特相干時(shí)間、并行單比特門保真度、并行兩比特門保真度以及并行讀取保真度等關(guān)鍵性能指標(biāo)上都實(shí)現(xiàn)了多方面突破。量子比特相干時(shí)間達(dá)到 72 微秒，并行單比特門保真度達(dá)到 99.90%，并行兩比特門保真度達(dá)到 99.62%，并行讀取保真度達(dá)到 99.13%，這些指標(biāo)均處于國(guó)際前列水平。為了達(dá)到如此高的性能指標(biāo)，科研團(tuán)隊(duì)付出了巨大努力。他們?cè)诹孔犹幚砥髟O(shè)計(jì)上進(jìn)行了大量研究和嘗試，優(yōu)化了量子比特和耦合器電場(chǎng)分布，設(shè)計(jì)并采用了三級(jí)濾波器等先進(jìn)技術(shù)；在量子處理器制造方面，采用新工藝，優(yōu)化加工流程，顯著提高了處理器的成品率；此外，通過對(duì)量子門以及讀取錯(cuò)誤模型更加深入的理解，完美發(fā)揮了量子處理器的性能。

“祖沖之三號(hào)” 的成功發(fā)布具有多方面的重要意義。在科研領(lǐng)域，它為科學(xué)家們提供了一個(gè)強(qiáng)大的研究工具，能夠助力解決許多以往難以攻克的科學(xué)難題。例如，在量子化學(xué)模擬方面，能夠更精確地模擬化學(xué)反應(yīng)過程，幫助科學(xué)家深入理解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為開發(fā)新型材料和催化劑提供理論支持；在高溫超導(dǎo)機(jī)理研究中，有望通過模擬電子態(tài)的行為，揭示高溫超導(dǎo)現(xiàn)象的本質(zhì)，推動(dòng)超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，“祖沖之三號(hào)” 的出現(xiàn)將帶動(dòng)量子計(jì)算相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。一方面，它將吸引更多的企業(yè)和資本關(guān)注量子計(jì)算領(lǐng)域，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，加速量子計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；另一方面，基于量子計(jì)算的新型應(yīng)用和服務(wù)也將應(yīng)運(yùn)而生，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的活力。例如，在金融領(lǐng)域，量子計(jì)算可以用于優(yōu)化投資組合、進(jìn)行更精細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；在人工智能領(lǐng)域，能夠加速機(jī)器學(xué)習(xí)算法的訓(xùn)練過程，提高人工智能的性能和效率。

國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì) “祖沖之三號(hào)” 給予了高度評(píng)價(jià)?！段锢碓u(píng)論快報(bào)》審稿人認(rèn)為這一工作 “構(gòu)建了目前比較高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)”，是對(duì)此前 66 比特處理器 “祖沖之二號(hào)” 的重大升級(jí)。這一成果也讓世界再次看到了中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力和創(chuàng)新能力。在未來，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)將基于 “祖沖之三號(hào)” 繼續(xù)開展深入研究。他們計(jì)劃進(jìn)一步提高量子比特的數(shù)目及性能，同時(shí)加大在量子糾錯(cuò)方面的研究力度。目前，研究團(tuán)隊(duì)正積極開展碼距為 7 的表面碼糾錯(cuò)研究，并已取得良好進(jìn)展，后續(xù)還計(jì)劃將碼距擴(kuò)展到 9 和 11，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“祖沖之三號(hào)” 超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)的發(fā)布是中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。它不僅展示了中國(guó)在量子計(jì)算技術(shù)方面的出色成就，也為全球量子計(jì)算的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。相信在未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，量子計(jì)算將在更多領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，為人類社會(huì)的發(fā)展帶來更多的驚喜和變革。而中國(guó)，也將繼續(xù)在這一前沿領(lǐng)域保持前列地位，不斷書寫新的輝煌篇章。