咫尺是全部公认的宇宙级难题：若交给目前最快的超等经典策动机，需要百万亿年才气算出谜底。关连词，就在一斯须，一台全新机器给出了精准落幕——这并非科幻，而是刚刚发生的履行。

它便是由中国科学本领大学潘建伟、朱晓波、彭承志等团队纠合攻关研制出的超导量子策动原型机“祖冲之三号”。2025 年 3 月，他们将 105 个高性能量子比特与 182 个耦合比特集成到一块指甲盖大小的芯片上，持重宣告出生。

这项里程碑式后果起始以碾压级速率刷新“量子优厚性”记载：在特定任务上，它比大师最快的超等经典策动机快上千万亿倍。更令东谈主高亢的是，它在量子策动的中枢战场“量子纠错”赢得了历史性冲破——初度逾越了求之不得的“盈亏均衡点”。

那么，何谓“盈亏均衡点”？为何连期刊审稿东谈主王人以为这一责任“构建了目前最高水准的超导量子策动机”？那么，就请列位读者保执敬爱心，来和咱们一同揭开这一冲破的奥密面纱吧！

量子“魅力”与督察神——

量子策动机与纠错之战

量子策动机被视为翌日策动的“神器”，其中枢在于运用量子力学的两大特质——重叠与纠缠。经典比特非 0 即 1，如同单盏开关；而量子比特（Qubit）却不错同期处于 0 和 1 的重叠态，如同能同期照亮两种景况的灯。当多个量子比特发生纠缠，它们的景况便精致关连，变成一个浩繁的并行策动空间。这使得量子策动机在处理某些复杂问题时，后劲远超经典策动机。

量子比特的一般界说是两级量子系统的量子态（图片着手：Wikipedia）

关连词，承载这份“魅力”的量子态极其脆弱。环境中幽微的热量和噪声侵犯，王人可能导致量子态“崩溃”并丢失信息，这种风光称为“退有关”。策动流程中的渺小无理可能被速即放大，导致落幕十足无理。这成为进犯量子策动机实用化的“阿喀琉斯之踵”。

量子纠错（Quantum Error Correction, QEC）恰是顽抗这一缺欠的“督察神”，其筹备并非透彻摒除物理无理（这近乎不成能），而是通过“冗余备份”和“主动开荒”计谋，构建更踏实、抗错的堡垒——逻辑量子比特（Logical Qubit）。

简言之，便是将一份量子信息好意思妙地溜达式存储在多个物理量子比特的关连景况中。即使其中一两个物理比了得错，通过周期性的“体检”（测量特定关连信息）和“调整”（纠错操作），也能发现并开荒无理，保护逻辑比特中的中枢信息。

可是，量子纠错本人并非免费，它需要引入稀疏的量子比特（赞成比特）和复杂的量子门操作。晦气的是，这些操作本人也不齐全，会引入新的无理！这就导致了一个根底逆境：要是纠错流程引入的无理（“资本”）超越了它能开荒的无理（“收益”），那么纠错就变成了净亏蚀，收之桑榆。因此，完好意思“盈亏均衡点”即纠错带来的净收益大于零——成为通盘量子策动界限公认的、通往实用化谈路上的最关键里程碑之一。

逾越死活线——

逻辑比特的得手与“越纠越对”

思要更好地通晓“祖冲之三号”在纠错上的冲破，咱们起始需要阔别两种量子比特：

一种是物理量子比特（Physical Qubit）：组成量子策动机硬件的最基本单位（如“祖冲之三号”芯片上的超导量子比特）。它们胜仗露出在外界噪声环境中，如同无盔甲的战士，极易出错，能保执量子态的时辰（有关时辰）很短。

另一种是逻辑量子比特（Logical Qubit）：由多个物理量子比特通过特定量子纠错码（如本次实验承袭的“名义码”）编码组合而成的受保护“团队”。量子信息溜达式存储于团队的“集体景况”中。团队通过成员间的互相监督与相助（纠错操作），保护中枢信息安全，即使个别成员出错。

盈亏均衡点的中枢判据在于：逻辑比特“团队”的有用寿命（逻辑有关时辰），是否超越了组成该团队的所有这个词物理比特“成员”中，最易出错的阿谁成员的原始寿命（物理有关时辰）。

要是未达均衡点，即逻辑团队寿命短于最差成员原始寿命，就证实纠错净亏蚀（团队相助反而加快失败）。而要是达到均衡点，即逻辑团队寿命超越最差成员原始寿命，就标明纠错净收益（团队相助有用延伸了信息寿命）！

“祖冲之三号”平台完好意思的，恰是这一期盼已久的里程碑！商榷团队在该先进系统上尽心遐想并实施了复杂的量子纠错决策。实验落幕可信无疑：他们初度在超导量子策动体系中，显着不雅测到逻辑量子比特的有关时辰，明确超越了其编码中所有这个词物理量子比特中最短的阿谁的有关时辰！

“祖冲之三号”超导量子策动原型机的表露图（图片着手：中国科学本领大学）

这如同筹备一家小店，需要量度插足和产出。其中，开销（资本）包含雇佣伙计（赞成比特）、运营不停（纠错操作），这些王人会耗损资源（引入无理）。收入（收益）来自通过运营不停（纠错），防患货色损坏（检阅物理比特无理），完好意思销售（保护信息）。

恒久以来，小店入不敷出（开销>收入）。而“祖冲之三号”的实考证实，小店终于启动盈利（收入>开销）！好像说，给寥落信息穿上“驻防服”（纠错编码）后，驻防服非但未因自身快速损耗（纠错操作无理）而失效，反而让里面信息比仅靠最差物理比特“裸奔”时存活得更久！

这一冲破的划期间意旨在于：它从实验上可信证实了量子纠错能带来净的保护增益，完好意思了“越纠越对”！这考证了量子纠错表面的基石，扫除了通向实用化量子策动机谈路上的根人性疑虑。它标志着东谈主类在保护脆弱量子信息、完好意思永劫辰可靠策动的征程中，逾越了最具标记意旨的“死活线”，为翌日构建实在容错的量子策动机（即使部分硬件出错，举座策动也曾正确）翻开了中枢大门。

算力巅峰：玻色采样再证量子优厚性

“祖冲之三号”不仅是一个精密的纠错商榷平台，其本人亦然一个宇宙顶尖的超导量子策动引擎，105 个高性能量子比特赋予了它苍劲的并行策动才气。

为了充分展示其澎湃算力，商榷东谈主员运用“祖冲之三号”践诺了一项对经典策动机而言极其困难的任务——高斯玻色采样（Gaussian Boson Sampling, GBS）。这类问题的中枢是模拟光量子（玻色子）在复杂线性光学采集合传播和插手后的概率溜达。其策动难度会跟着问题范畴（光子数、方法数）指数级爆炸式增长，是考证量子策动优厚性的经典任务之一。经典超等策动机濒临稍大范畴的高斯玻色采样，所需策动时辰将变得无比漫长致使不成能完成，而量子策动机则能相对高效地模拟其中枢流程。

高斯玻色采样实验中时辰复杂度的演变趋势。其中，SYC 和 ZCZ 分别代表谷歌Sycamore系列超导量子处理器和中科大“祖冲之”系列超导量子处理器。（图片着手：参考文件[1]）

“祖冲之三号”交出的答卷令东谈主震憾：它在践诺特定例模的高斯玻色取样任务时，速率比目前大师最快的经典超等策动机快了整整 15 个数目级（即一千万亿倍）！这不仅是“祖冲之”系列量子处理器算力的又一次巨大飞跃，更是在超导量子策动体系上以无可争议的上风再次完好意思了“量子策动优厚性”（Quantum Computational Advantage/Supremacy）。这意味着在不停这类特定复杂问题上，“祖冲之三号”展现出了所有这个词经典策动机王人无法企及的处理速率，如团结辆超等跑车将自行车远远甩在死后。

结语——海外量子年的中国里程碑，

翌日之路在纠错

“祖冲之三号”的收效，是中国量子科技在 2025 年纠合国教科文组织指定的海外量子年结出的双生硕果，意旨深化：

起始，它配置了量子纠错界限的里程碑。这项冲破初度逾越量子纠错的盈亏均衡点，完好意思“越纠越对”，考证了容错量子策动的可行性根基。这不仅是超导量子策动的冲破，更是通盘量子信息科学界限的紧要发扬。

其次，它再次证实了我国量子策动的优厚性。以 105 比特范畴和 15 个数目级的性能上风，“祖冲之三号”再次刷新并安祥了我国在超导量子策动界限的宇宙最初地位，彰显了苍劲的工程完好意思才气。

量子策动的三个发展阶段（图片着手：腾讯量子实验室）

值此海外量子年，“祖冲之三号”的双冲破，是中国为大师量子科技发展献上的厚礼。它显着标注了量子策动发展的关键坐标：从演示量子优厚性的算力巅峰，到攻克量子纠错的可靠性基石。这标志着量子策动商榷正从“证实我能行”的阶段，迈向“又快又准”的新纪元。

参考文件

[1]Gao D, Fan D, Zha C, et al. Establishing a new benchmark in quantum computational advantage with 105-qubit zuchongzhi 3.0 processor[J]. Physical Review Letters, 2025, 134(9): 090601.

[2]Arute F, Arya K, Babbush R, et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor[J]. Nature, 2019, 574(7779): 505-510.

[3]Wu Y, Bao W S, Cao S, et al. Strong quantum computational advantage using a superconducting quantum processor[J]. Physical review letters, 2021, 127(18): 180501.

[4]Zhu Q, Cao S, Chen F, et al. Quantum computational advantage via 60-qubit 24-cycle random circuit sampling[J]. Science bulletin, 2022, 67(3): 240-245.

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出品丨科普中国

作家丨栾春阳 王雨桐 清华大学物理系博士

监制丨中国科普博览

责编丨一诺

审校丨徐来、张林林