中国科学家成功研制“祖冲之三号”量子计算原型机 全球领先

最近，中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等成功构建105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，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。3月3日国际知名学术期刊《物理评论快报》发表了这一成果，审稿人认为其“构建了目前最高水准的超导量子计算机”。



中国科学技术大学研发的“祖冲之三号”超导量子计算原型机在多个关键领域展现了全球领先的技术优势，具体体现在以下几个方面：

1. 性能突破：计算速度与规模
量子比特数量：祖冲之三号集成105个可读取数据比特和182个耦合比特，远超前代“祖冲之二号”（66比特）和谷歌“悬铃木”（67比特），为目前超导体系规模最大的量子处理器之一。

计算速度优势：在处理量子随机线路采样（RCS）任务时，其速度比当前最快的经典超级计算机快15个数量级（即千万亿倍），比谷歌2024年10月发布的超导量子处理器快6个数量级（即百万倍），刷新了超导体系量子计算优越性纪录。

2. 关键技术指标的国际领先
高保真度操控：单比特门保真度达99.90%，两比特门保真度达99.62%，读取保真度达99.13%，综合操控精度位居世界前列。

量子相干时间：量子比特相干时间提升至72微秒，显著降低了计算过程中的退相干干扰，提升了系统的稳定性。

并行处理能力：通过优化的三维集成封装技术和低温控制方案，实现了多比特的高效并行操作。

3. 量子纠错与可扩展性设计
表面码纠错兼容性：采用二维网格比特排布架构，直接兼容表面码量子纠错算法（一种主流的容错量子计算方案），已开展码距为7的纠错实验，并计划扩展至码距9和11，为实现大规模量子计算奠定基础。

规模化潜力：芯片设计支持量子比特的横向扩展，为未来集成数千甚至百万量子比特提供了技术路径。

4. 自主可控的全产业链支撑
核心技术国产化：包括极低温制冷系统、量子测控设备等关键部件已实现100%自主研制，覆盖芯片设计、制备、封装、测试全流程。

多机构协同创新：联合上海量子科学研究中心、济南量子技术研究院等国内科研单位，构建了覆盖超导量子计算全链条的研发体系。

5. 科学验证与学术影响力
实验可靠性：通过“拆分打分法”双重验证随机线路采样结果，确保量子优越性结论的严谨性。例如，在小规模实验中，拆分与整体计算结果一致，堵住了逻辑漏洞。

国际认可：研究成果以封面论文形式发表于《物理评论快报》，美国物理学会同期在《物理》杂志发表专题评论，称其“构建了目前最高水准的超导量子计算机”。

6. 多技术路线并进的战略优势
中国在光量子（如“九章”系列）和超导量子（如“祖冲之”系列）两条技术路线上均实现量子优越性，成为全球唯一在两种体系均达此里程碑的国家，展现了技术多样性与战略纵深。

总结
“祖冲之三号”的领先优势不仅体现在硬件性能的突破，更在于其面向实用化的前瞻性设计（如纠错兼容性）和全产业链自主可控能力。这些成就标志着中国在量子计算“三步走”战略中迈出了关键一步，为未来实现通用量子计算奠定了重要基础。