每日一词 | 量子计算机 quantum computer

中国科学家宣布已成功构建目前最高水准超导量子计算机——105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录。

2025年3月3日，中国科学家宣布已成功构建目前最高水准超导量子计算机——105比特超导量子计算原型机“祖冲之三号”，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录。

Chinese scientists unveiled a superconducting quantum computer prototype named "Zuchongzhi 3.0" with 105 qubits on March 3, 2025 (Beijing Time), marking a breakthrough in China's quantum computing advancements. The achievement also sets a new record in quantum computational advantage within superconducting systems.

【知识点】

量子是组成物质和能量的离散的基本单位。量子计算是利用量子技术获取更强算力。量子计算的发展最早可以追溯到上世纪80年代，物理学家理查德·费曼首次提出量子模拟的概念，之后科学家通过一系列验证性实验论证了量子计算的可行性，指出可利用量子计算机求解电子计算机（经典计算机）难以解决的问题。量子计算机与经典计算机相比具有两个显著优势：一是量子计算机信息存储量随比特数的增多呈指数级增长，理论上当比特数足够大（例如比特数达到250个）时，量子计算机能够存储的数据量比宇宙中所有原子的数目还要多；二是量子计算机是对量子比特构成的整个复合系统进行操作，可以将其理解为一种原理上的“并行计算”，这是经典计算机无法实现的。

基于超导量子位的量子计算是一种最早被提出和研究的量子计算实现方法，它基于超导性能的材料，使用电荷量子比特、磁通量子比特和相位量子比特这3种方式来形成量子比特。量子计算机的研发是一项复杂的任务。以超导量子计算机为例，量子计算机主要包含量子芯片、量子计算测控系统、低温制冷系统、量子计算机操作系统、应用软件等多个方面。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。

2019年和2020年，美国和中国相继推出量子计算原型机“悬铃木”和“九章”，实现了“量子优越性”。其中“九章”使用的是光量子技术路线。2021年，66比特的超导量子计算原型机“祖冲之二号”研制成功，中国率先成为在超导和光量子两条技术路线上都实现“量子优越性”的国家。量子计算优越性像个门槛，验证了量子计算机超越传统计算机的可行性，是量子计算具备应用价值的前提条件，也是一个国家量子计算研究实力的体现。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。

【重要讲话】

基础研究和原始创新不断加强，一些关键核心技术实现突破，战略性新兴产业发展壮大，载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航、量子信息、核电技术、新能源技术、大飞机制造、生物医药等取得重大成果，进入创新型国家行列。