“祖冲之三号”突破105量子比特，中国领跑超导量子计算
“祖冲之三号”突破105量子比特，中国领跑超导量子计算
2024年12月17日，中国科学技术大学宣布成功研制105个量子比特的“祖冲之三号”量子计算机，这一突破不仅超越了谷歌72比特“悬铃木”处理器，更为超导量子计算领域树立了新的里程碑。这一进展不仅彰显了中国在量子计算领域的领先地位，也进一步推动了量子计算在材料科学，特别是超导材料研究中的应用。
超导材料是一种在特定温度下电阻为零的神奇材料，它在磁共振成像、粒子加速器、电力传输等领域有着广泛的应用前景。然而，超导材料的发现和研究一直面临着巨大的挑战，特别是在理解其复杂的电子结构和相互作用方面。传统计算机由于计算能力的限制，在模拟超导材料时往往力不从心，而量子计算的出现为这一难题提供了新的解决方案。
中国科大研究团队构建的“天元”量子模拟器，专门用于求解费米子哈伯德模型，这是描述高温超导材料的关键模型之一。研究团队通过创新的实验设计，成功克服了光晶格强度非均匀性和原子制冷等技术难题，首次在实验中观察到了反铁磁相变的确凿证据。这一突破性成果发表在国际顶级学术期刊《自然》杂志上，被审稿人评价为“有望成为现代科技的里程碑和重大突破”。
“祖冲之三号”量子计算机的问世，标志着我国在超导量子计算领域再次取得重大进展。该处理器在前代基础上进一步优化了设计与工艺，各项性能指标与谷歌的“垂柳”处理器相当。更重要的是，研究团队计划在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并进一步将码距扩展到9和11，这将为实现大规模量子比特的集成和操纵奠定重要基础。
量子计算的发展正在从证明“量子优越性”阶段向专用量子模拟机阶段迈进。专用量子模拟机将能够解决经典计算机无法胜任的重要科学问题，特别是在高温超导机理研究方面。中国在这一领域持续领跑，不仅在超导体系和光子体系都实现了量子计算优越性，更在专用量子模拟机研究中取得突破性进展。
随着量子计算技术的不断进步，我们有理由相信，未来将会有更多突破性的研究成果涌现，这不仅会推动超导材料科学的发展，更将为整个科技领域带来革命性的变化。中国在量子计算领域的持续领跑，不仅体现了国家科技创新实力，更为未来科技发展奠定了坚实的基础。