打破世界纪录！“祖冲之三号”量子计算原型机成果发表

当地时间3月3日，中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波教授及彭承志等超导量子团队科研人员成功构建105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”的相关成果在国际知名学术期刊《物理评论快报》发表。

研究成果显示，“祖冲之三号”在处理量子随机线路采样问题的速度比目前国际最快的超级计算机快千万亿倍，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录。审稿人认为中国科研团队“构建了目前最高水准的超导量子计算机”。

去年12月，第一财经已经报道过由中国科学技术大学超导量子团队研发的105个量子比特的“祖冲之三号”量子计算机相关科研成果。此次《物理评论快报》论文的刊发也是对这项研究成果的最新认可。

实验数据显示，“祖冲之三号”的性能优于谷歌在《自然》杂志发表的72个量子比特的“悬铃木”，这也是目前超导量子计算的最强优越性。“量子计算优越性”是指量子计算机需要在特定的问题求解上，表现出超越经典计算机的能力，从而解决连超级计算机都无法在短时间内解决的计算任务。

2021年，潘建伟团队成功构建66比特的超导量子计算原型机“祖冲之二号”，求解量子随机线路采样问题比当时全球最快的超级计算机快1000万倍以上。经过三年多聚力攻关，他们新研制的“祖冲之三号”包含105个可读取比特和182个耦合比特，多项关键性能指标大幅提升。

经测试，“祖冲之三号”完成83比特32层的随机线路采样，以目前最优经典算法为比较标准，计算速度比当前最快的超级计算机快千万亿倍，也比2024年10月谷歌公开发表的最新成果快百万倍，为目前国际超导体系中最强的量子计算优越性。

“祖冲之三号”科研团队正在量子纠错、量子纠缠、量子模拟、量子化学等多方面加快探索。实现多比特纠缠能够提升量子处理器的性能，它允许量子比特之间即使相隔很远也能瞬间影响彼此的状态。在超导领域，随着错误率下降，多比特纠缠在整个量子计算领域会呈现加速的趋势。

“我们正在开展码距为7的表面码纠错研究，取得进展后再扩展到9和11，为实现大规模量子比特的集成和操纵铺平道路。”朱晓波说道。

他进一步向第一财经记者解释称，所谓的“码距”是量子纠错中的概念，码距越大，参与纠错的比特数量就越多，量子纠错能力越强。“如果有一天我们可以做出一个错误率极低的量子比特，那就能通过纠错走向真正的通用容错量子计算了。”朱晓波表示。

国际学界主流观点认为，量子计算发展需经历“三步走”：第一步是实现量子计算优越性；第二步是研制可操纵数百个量子比特的量子模拟机，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题；第三步是大幅提高量子比特的操纵精度、集成数量和容错能力，研制可编程的通用量子计算机。

潘建伟近日在《自然》“世界观点（World View）”专栏发表文章称：“尽管量子信息科学具有广阔的应用前景，但目前大部分第二次量子革命技术还处于实验室阶段，要实现广泛的应用还需要长时间的努力。”

他提醒业界应警惕防止泡沫的产生。“尽管有不少企业宣称可以在金融、蛋白模拟等复杂计算领域提供量子计算服务，但实际上相关技术报道中仅演示了小规模的量子算法。”潘建伟称，“当前量子计算机的硬件水平尚无法在具有实用价值的问题上体现量子优势，距离大规模商用还很遥远。夸大其词的宣称会误导公众和投资人对量子计算产生不切实际的期望。”

近年来对量子信息技术的民间投资已经开始活跃，其中包括谷歌、IBM、微软、英伟达等科技巨头，加速了量子计算从实验室到产业应用的迭代步伐。

对此，潘建伟呼吁，量子信息技术的发展需要长期的资金支持。其中，稳定的政府投入是量子信息技术长期发展的基本保障。他还呼吁，广泛且积极的国际合作交流至关重要。

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钱童心

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