超导量子计算机是什么，有哪些？

超导量子计算机是当前量子计算领域最具竞争力的技术路线之一，其核心原理是利用超导材料在极低温环境下（接近绝对零度）的量子特性，通过约瑟夫森结构建量子比特（qubit），实现量子叠加和纠缠等量子态的操控。

超导量子计算机核心发展

量子特性的物理实现

超导量子计算机利用超导材料在极低温（接近绝对零度）下的量子特性，通过约瑟夫森结（两层超导体夹一层薄绝缘层）构建量子比特。主流的Transmon（传输子）量子比特通过调控超导环中的磁通量或电荷态编码量子信息，其设计对电荷噪声不敏感，相干时间较长。例如，中国 “祖冲之三号” 采用优化的 Transmon 比特，单比特门保真度达 99.90%，双比特门保真度达 99.62%。

极低温环境的必要性

超导量子比特需在接近绝对零度（约 - 273.15℃）的环境下运行，以避免热噪声导致的量子态退相干。这一条件依赖于稀释制冷机等关键设备。

可扩展性与集成化潜力

超导量子芯片的制造工艺与传统半导体集成电路兼容，可通过光刻、刻蚀等技术实现高密度集成。例如，谷歌的 “悬铃木”（Sycamore）芯片采用二维平面布局，而 IBM 的 “鹰”（Eagle）芯片则采用蜂窝状六边形结构，支持更多量子比特的扩展。

激烈的国际竞争

• 美国：谷歌于 2019 年推出 53 比特的 “悬铃木”；IBM 则在 2021 年发布 127 比特的 “鹰”。

• 中国：量旋科技自主研发的超导量子计算机 ‒ “大熊座”；2025 年 “祖冲之三号”也有了新突破。

众多企业被超导量子计算机的发展前景吸引，且积极投身于超导量子计算机领域。其中量旋科技表现令人瞩目。它凭借自身自主研发的超导量子计算机——大熊座”，在超导量子计算机方面取得了非凡的成绩！

量旋自主研发的超导量子计算机 ‒ “大熊座”

“大熊座”的组成

“大熊座”是一种基于超导电路的量子计算体系，以超导约瑟夫森结为核心构建量子比特，在超导状态下能够实现稳定的量子信息存储和高保真度的量子逻辑门操作，从而实现复杂的量子计算任务，具有相干时间长，门保真度高，易扩展，制造技术成熟等优势。

由量旋科技自主研发的超导量子计算机,主要集成了"少微"超导量子芯片、量旋量子测控系统以及为量子比特提供极低温工作环境的稀释制冷机。

超导量子计算低温环境部署服务

维持超导量子比特的正常工作,需要低温制冷系统提供极低温环境支撑(~10mK)。量旋为客户提供全套低温环境部署服务和解决方案,包括稀释制冷机在内的全部低温系统和器件的选型咨询、统一供货、维护升级和售后维保,以确保用户获得稳定、高性能的实验环境。

量子芯片代工、测试服务

为客户提供设计、代工量子芯片的服务和专业的量子芯片测试服务。旨在帮助缺乏必要设备或专业知识的公司及研究机构,帮助其实现量子计算技术的开发和应用。

关于量旋

量旋科技成立于2018年,是一家致力于量子计算产业化和普惠化的一站式解决方案服务商,在技术研发和商业落地"双轮驱动"的战略下,依托产业级量子计算机、教育级量子计算机、量子计算云平台和应用软件进行产业布局,赋能科研教学、药物研发、金融科技、人工智能等诸多前沿领域,跟合作伙伴共建场景化解决方案,使量子计算走进千行百业,成为真正的生产力工具。