中國科學家在量子計算領域取得了重大突破，其自主研發的“祖沖之三號”量子計算機于近日在線上平臺發布了研究成果。這款擁有105個量子比特的超導量子計算機，相較于谷歌在2024年10月發布的72比特“懸鈴木”處理器，在計算優越性上實現了六個數量級的超越，成為了目前超導量子計算領域的佼佼者。
上圖展示了“祖沖之三號”超導量子計算芯片的示意圖，其復雜的構造和設計無不彰顯著中國在量子計算技術上的深厚積累與創新能力。
量子計算優越性，是量子計算機能否在實際應用中展現出超越經典計算機能力的關鍵所在。這一優越性的實現，意味著量子計算機能夠解決那些即便是超級計算機也難以在短時間內完成的計算任務。而“祖沖之三號”的成功，無疑為中國在量子計算領域的實力增添了濃墨重彩的一筆。
回溯歷史，谷歌曾在2019年宣布其53比特“懸鈴木”量子處理器實現了量子計算優越性。然而，這一成果在隨后幾年中受到了中國科學家的有力挑戰。中國研究人員通過發展更加先進的經典算法，成功地在更短的時間內完成了同樣的任務，從而推翻了谷歌當時的宣稱。
此后，中國科學家在量子計算領域不斷取得突破。2020年，中國科學技術大學構建的“九章”光量子計算原型機首次在光子路線上嚴格證明了量子計算優越性；2021年，“祖沖之二號”處理器又在超導體系上實現了這一里程碑。至此，中國成為了世界上唯一在兩種物理體系上達到“量子計算優越性”里程碑的國家。
在達到這一里程碑后，量子計算研究的重點逐漸轉向了突破量子糾錯技術。這一技術對于量子比特的大規模集成和操縱至關重要，是實現容錯通用量子計算機的基礎。中國科學家在“祖沖之二號”處理器上首次實現了碼距為3的表面碼量子糾錯，驗證了表面碼方案的可行性。而谷歌也在此后不斷取得進展，實現了碼距更大、錯誤率更低的表面碼邏輯比特。
如今，“祖沖之三號”超導量子計算機在前代的基礎上進一步優化了設計與工藝，不僅在比特數上有所增加，性能也得到了全方位的提升。中國科學技術大學超導量子團隊正在基于這款處理器開展相關工作，計劃在未來數月內實現碼距為7的表面碼邏輯比特，并進一步將碼距擴展到9和11。這一系列的進展，無疑為實現大規模量子比特的集成和操縱鋪平了道路。
隨著全球主要科技國家在量子計算領域的規劃布局不斷加強，量子計算已成為綜合國力競爭的重要焦點。中國在這一領域的持續突破和創新，不僅提升了自身的科技實力，也為全球量子計算技術的發展貢獻了中國智慧和力量。
