關於中科大團隊成功構建“祖沖之三號”量子計算原型機

中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志等科研團隊於2025年3月3日通過國際頂級期刊《物理評論快報》正式宣佈，成功構建了105比特超導量子計算原型機“祖沖之三號”，其性能再次刷新世界紀錄。該成果標誌着我國在量子計算優越性領域取得重大突破，具體表現如下：

1.硬件配置與性能指標

“祖沖之三號”包含105個可讀取比特和182個耦合比特，量子比特相干時間達到72微秒，單比特門保真度99.90%，兩比特門保真度99.62%，讀取保真度99.13%，綜合性能達到國際領先水平。研究團隊在“祖沖之二號”（66比特）基礎上優化了封裝工藝與芯片設計，大幅提升了比特數量和關鍵性能。

2.計算速度優勢

在處理量子隨機線路採樣任務時，“祖沖之三號”的計算速度比當前全球最快的超級計算機快10^15倍（千萬億倍），同時比谷歌2024年10月發佈的72比特“懸鈴木”處理器快6個數量級，創下超導體系量子計算優越性的最強紀錄。研究團隊還完成了83比特、32層的隨機線路採樣任務，驗證了其實際應用潛力。

3.國際學術評價

該成果被《物理評論快報》作爲封面論文發表，審稿人評價其“構建了目前最高水準的超導量子計算機”，並認爲這是對前代“祖沖之二號”的重大升級。

4.技術突破與未來方向

團隊採用二維網格比特排布架構，兼容表面碼量子糾錯算法，目前正基於“祖沖之三號”開展碼距爲7的表面碼糾錯研究，並計劃擴展到碼距9和11，爲大規模量子計算奠定基礎。此外，該原型機在量子化學模擬、量子糾纏研究等領域展現出應用前景。

背景延伸：我國是唯一在光量子（“九章”系列）和超導量子（“祖沖之”系列）兩種物理體系均實現量子計算優越性的國家或地區。此次成果進一步鞏固了我國在該領域的國際領先地位，併爲未來實用化量子計算鋪平道路。

♯ 中國科學技術大學潘建偉團隊在構建“祖沖之三號”量子計算原型機過程中採用了哪些關鍵技術？

中國科學技術大學潘建偉團隊在構建“祖沖之三號”量子計算原型機過程中採用了多項關鍵技術，這些技術顯著提升了量子計算的性能和應用前景。以下是具體的關鍵技術：

1.量子比特數量的增加：

2.高保真度的量子比特：

3.藍寶石芯片技術：

4.表面碼糾錯技術：

5.量子糾錯和量子糾纏技術：

6.三維引線技術：

7.光纖時間延遲環探測器：

8.經典最優精確採樣算法：

這些關鍵技術的應用不僅提升了“祖沖之三號”的計算能力，還使其在多個應用場景中展現出顯著優勢，如從人工智能到藥物研發等多個領域。

♯ “祖沖之三號”與前代“祖沖之二號”相比，在性能和應用方面有哪些具體改進和提升？

“祖沖之三號”與前代“祖沖之二號”相比，在性能和應用方面有顯著的改進和提升。具體如下：

1.量子比特數量的增加：

2.保真度的提升：

3.相干時間的延長：

4.讀取性能的改進：

5.計算速度的飛躍：

6.設計與工藝的優化：

7.實際應用前景：

♯ 目前國際上其他量子計算項目（如谷歌的“懸鈴木”處理器）與“祖沖之三號”的性能比較如何？

目前國際上其他量子計算項目（如谷歌的“懸鈴木”處理器）與“祖沖之三號”的性能比較如下：

1.量子比特數量：

2.量子比特相干時間：

3.單比特門保真度：

4.兩比特門保真度：

5.讀取保真度：

6.綜合性能：

7.量子計算優越性：

“祖沖之三號”在量子比特數量、相干時間、門保真度和讀取保真度等多個關鍵性能指標上均優於谷歌的“懸鈴木”處理器，並且在綜合性能上也表現出色。

♯ “祖沖之三號”在量子糾錯技術方面取得了哪些進展，特別是表面碼糾錯算法的應用情況？

“祖沖之三號”在量子糾錯技術方面取得了顯著進展，特別是在表面碼糾錯算法的應用上。以下是詳細進展：

1.表面碼糾錯算法的應用：

2.量子糾錯技術的具體進展：

3.“祖沖之三號”的具體表現：

“祖沖之三號”在量子糾錯技術方面取得了重要進展，特別是表面碼糾錯算法的應用已經取得了顯著成果，並且研究團隊正在進一步擴展碼距，以推動更高精度的量子計算研究。

♯ “祖沖之三號”在未來量子計算髮展中的潛在應用領域有哪些，特別是在量子化學模擬和量子糾纏研究方面的前景？

“祖沖之三號”在未來量子計算髮展中的潛在應用領域非常廣泛，特別是在量子化學模擬和量子糾纏研究方面具有顯著的前景。以下是詳細分析：

1. 量子化學模擬

量子化學模擬是量子計算的重要應用之一，特別是在藥物研發和材料科學領域。傳統計算機在處理複雜的分子結構和化學反應時需要大量時間和資源，而量子計算機則可以利用量子比特的疊加和糾纏特性，實現對量子態的精確構建和模擬。

2. 量子糾纏研究

量子糾纏是量子計算的核心資源之一，對於實現量子優越性和構建大規模量子計算機至關重要。

3. 其他潛在應用領域

除了量子化學模擬和量子糾纏研究，“祖沖之三號”在其他領域也展現出巨大的應用潛力：

結論

“祖沖之三號”作爲中國在超導量子計算領域的最新突破，不僅在量子比特數量和性能上取得了顯著進展，還在多個前沿領域展現出巨大的應用潛力。