超导量子计算机“祖冲三号”芯片
12月9日，谷歌在《自然》杂志上发表论文，宣布利用105位超导量子处理器“垂柳”（ ）实现码距高达7的表面码量子纠错。实验室在预印本平台Arxiv上发表了105量子位超导量子计算机“祖冲3号”相关成果。其处理器的性能指标与“垂柳”处理器相当。
量子计算已成为世界主要国家综合国力竞争的焦点之一。近年来，世界主要科技国家不断加强在量子计算领域的规划和布局。已有30多个国家启动了以量子计算为重点的量子信息领域规划和布局。
2020年，潘建伟团队研发的“九章”光量子计算原型机首次利用光子路线证明了量子计算的优越性。 2021年，超导系统首次经过严格验证的量子计算优越性在“祖冲二号”处理器上实现。至此，中国成为唯一在超导量子和光量子物理系统上都达到“量子计算优势”里程碑的国家。
此次发布的“祖冲-3”量子计算机拥有105个量子比特，比谷歌的72位“”处理器（2024年10月发表在《自然》杂志上）超过6个数量级。其处理器的各项性能指标与一周前发布的谷歌“垂柳”处理器相当，表明目前中美在超导量子计算研究方面处于同一水平。
通过量子纠错来抑制量子比特的错误率是实现容错通用量子计算机的必要途径。谷歌利用“垂柳”处理器实现了码距为3、5、7的表面码逻辑位，显着降低了逻辑位的错误率，从原理上验证了表面码方案的可扩展性，为大规模量子比特系统的集成和操作扫清了道路。
“祖冲三号”超导量子计算机在上一代的基础上，进一步优化了设计和工艺，实现了位数和性能的全面提升。中国科学技术大学超导量子团队吴育林介绍，合肥国家实验室正在基于“祖冲三号”处理器开展相关工作，计划实现具有码距的表面码逻辑位几个月内实现了 7，并进一步将代码转换为 9 和 11，为大规模量子位的集成和操纵铺平了道路。
除了超导量子计算之外，我国在光量子计算、冷原子量子模拟等技术路线上也取得了丰富成果。据“九丈”量子计算实验室介绍，“九丈四号”量子计算原型机2000多个光子的数据采集工作已经完成。初步估算，“九章四号”解决高斯玻色采样的速度，即使与运行最优算法、拥有无限内存的“尖端”超级计算机相比，仍具有1032的优势比，预计量子计算优势达到新水平。世界纪录。
一般认为，量子计算有三个发展阶段：第一阶段是实现量子计算的优越性，即量子计算系统能够比经典超级计算机更快地解决某些特定问题，从而展现量子计算本身的优越性。第二阶段是构建专用的量子模拟器，以解决某些经典计算机难以解决的复杂问题，例如高温超导机制。第三阶段的目标是借助量子纠错实现通用、可编程的量子计算。
中国科学院量子信息与量子科技创新研究所姚兴灿教授表示，我国量子计算刚刚进入第二阶段。科学家们正在致力于构建专用的量子模拟器，希望在未来3到5年内解决一些具有实际应用价值的问题。关键问题。
