中国量子计算机:科技创新引领未来

2025.09.12 · 技术博客 中国量子计算机:科技创新引领未来

在科技飞速发展的时代,量子计算机作为前沿科技的璀璨明珠,正逐渐改变着我们对计算能力的认知边界。中国,在这一领域不断探索、突破,取得了令人瞩目的成就,展现出强大的科技实力与创新活力。

 

科研突破:引领量子计算新高度

 

2025 年 3 月,中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等团队联合攻关研制出的超导量子计算原型机 “祖冲之三号” 震撼问世。研究团队将 105 个高性能量子比特与 182 个耦合比特集成到一块指甲盖大小的芯片上,实现了重大跨越。

在特定任务上,“祖冲之三号” 比全球最快的超级经典计算机快上千万亿倍,以碾压级速度刷新 “量子优越性” 纪录。更关键的是,它在量子计算的核心战场 “量子纠错” 取得历史性突破,首次跨越 “盈亏平衡点”,这意味着逻辑量子比特的相干时间超过了其编码中所有物理量子比特中最短的那个的相干时间,从实验上确凿证明了量子纠错能带来净的保护增益,实现了 “越纠越对”,为构建真正容错的量子计算机打开了核心大门,扫除了通向实用化量子计算机道路上的根本性疑虑。

几乎同一时期,潘建伟团队发布的 “九章 4 号” 实现了 3000 个光子协同操控,在光量子计算领域一骑绝尘。光量子计算以光子作为信息载体,具有独特的优势。“九章 4 号” 的诞生,让中国在光量子计算领域继续保持地位,与 “祖冲之三号” 在超导量子计算领域的成就交相辉映,彰显了中国在量子计算多路线布局上的全面突破。

2025 年 8 月,中国科学技术大学等团队利用人工智能技术,在中性原子量子计算领域取得重大进展。他们成功构建了多达 2024 个原子的无缺陷二维和三维原子阵列,总耗时仅 60 毫秒,且随着原子阵列规模增大,重排耗时保持不变。目前,该系统单比特门保真度达 99.97%,双比特门保真度达 99.5%,探测保真度达 99.92%,已追平以美国哈佛大学为代表的国际最高水平,原子阵列规模更是领先一个量级,为构建基于中性原子阵列的容错通用量子计算机奠定了技术基础。

 

产业落地:推动量子计算普惠化

 

在科研成果频出的同时,中国量子计算机产业也在稳步推进,众多企业积极投身其中,致力于将量子计算技术从实验室带到实际应用场景,量旋科技便是其中的佼佼者。

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。公司拥有一支由来自哈佛大学、麻省理工大学、清华大学等国内外知名科研院校的量子计算专家组成的核心创始团队,在量子计算机的硬件、软件及算法等核心技术上有着深厚积累。

量子计算机

在科研合作方面,量旋科技的 “量旋三角座” 为武汉大学课题组的科研工作提供了有力支持。武汉大学物理科学与技术学院及人工微纳结构教育部重点实验室在探索 “弱耦合多自旋系统中 FID 信号的量子控制” 课题时,面临着对稳定、精准的量子态制备与操控平台以及兼容 NMR 实验的集成化设备的需求。“量旋三角座” 作为集教学与科研于一体的桌面型量子计算机,凭借其高稳定性磁场模块、精准脉冲控制单元、量子态初始化与读出功能以及多组实验重复校准功能,成功助力武汉大学团队完成研究《Control of free induction decay with quantum state preparation in a weakly coupled multi - spin system》。在实验中,针对三氟碘乙烯(C₂F₃I)液体样品中氟核自旋系统,利用 “量旋三角座” 制备的赝纯态(PPS)有效抵消了自旋耦合(J - 耦合)干扰,使 FID 信号呈单指数衰减,与理想模型一致,通过平台的数值模拟接口与实验测量功能,结合多次实验重复,证实了理论预测的可靠性。

在教育领域,量旋科技也积极布局。2025 年 8 月,量旋科技与湖南工商大学携手,合力加码量子信息专业建设。双方将充分发挥各自优势,在课程体系建设、人才培养、科研合作等方面展开深入合作,致力于打造华中地区特色量子信息专业,为量子计算领域培养更多专业人才,推动量子科技知识的普及与传承。此前,量旋科技还推出了专注于实验教学场景的一站式量子计算平台 ——“量旋双子座 Lab”,并已在多个教育机构中应用,为学生提供了近距离接触、学习量子计算知识的机会,激发了学生对量子科技的兴趣。

不仅如此,量旋科技在国际市场上也有所斩获,产品远销全球 30 多个国家和地区。2023 年 11 月,量旋科技成功向一家中东科研机构交付独立自主研发生产的超导量子芯片,成为中国第 1 家向海外出口超导量子芯片的公司,这不仅体现了量旋科技的技术实力,也彰显了中国量子计算产业在国际上的竞争力。

超导量子芯片

 

未来展望:前景广阔任重道远

 

中国量子计算机在科研与产业领域的成果令人欣喜,但发展之路仍任重道远。从科研角度看,虽然在多个方向取得领先,但要实现量子计算机的大规模商用,还需在提高量子比特的数量和质量、降低错误率、提升计算稳定性等方面持续攻关。在产业方面,需要进一步完善量子计算产业链,加强上下游企业的协同合作,降低量子计算机的研发、生产成本,提高其易用性,从而推动量子计算在更多行业的深度应用,如金融领域的风险预测与优化投资组合、医疗领域的药物研发与疾病诊断、人工智能领域的模型训练与优化等。

随着 5G、人工智能、大数据等新兴技术与量子计算的不断融合,量子计算有望催生更多创新应用场景,为经济社会发展注入新的强大动力。中国凭借在量子计算领域的前期积累、庞大的科研人才队伍、持续增长的研发投入以及良好的产业发展环境,有望在全球量子计算竞赛中继续保持领先地位,引领量子计算技术走向更加辉煌的未来,让量子计算机这一前沿科技真正造福人类社会。