中国凭借新型芯片实现 “量子霸权”，该芯片运算速度比最强大的超级计算机快 1000 万亿倍 。这款新型超导量子处理器原型取得了可与谷歌新型 “Willow QPU” 量子处理单元相媲美的基准测试结果。

以下是原文翻译：

中国的研究人员开发出了一种量子处理单元（QPU），其运算速度比地球上性能最好的超级计算机快 1000 万亿（10¹⁵）倍。

位于合肥的中国科学技术大学（中科大）的科学家们表示，这款被称为 “祖冲之 3.0” 的，由 105 个量子比特构成的芯片原型采用了超导量子比特，标志着量子计算向前迈出了重要一步。

它可与谷歌于 2024 年 12 月推出的最新 “Willow QPU” 量子处理单元所取得的基准测试结果相媲美。谷歌的 “Willow QPU” 使得科学家们能够在实验室基准测试中宣称实现了 “量子霸权”，即量子计算机的性能超过了最快的超级计算机。

科学家们在 3 月 3 日发表于《物理评论快报》的一项新研究中称，他们利用这款处理器，仅用几百秒就完成了一项基于广泛应用的量子计算随机线路采样（RSC）基准的任务。

这项由83个量子比特、32层的随机电路采样任务，其完成的时间比谷歌在 2024 年 10 月公布的上一代 “Sycamore” 芯片快了 100 万倍。相比之下，世界第二快的超级计算机 “Frontier” 要完成同样的任务则需要 59 亿年。

尽管这些结果表明量子处理单元能够实现量子霸权，但所采用的特定随机线路采样基准测试更有利于量子计算方法。此外，推动经典计算发展的经典算法的改进可能会缩小这一差距，就如同 2019 年谷歌科学家首次宣布一台量子计算机在首次使用随机线路采样基准测试时性能超越了经典计算机后所发生的情况那样。

科学家们在这项研究中表示：“我们的工作不仅拓展了量子计算的前沿领域，还为一个新时代奠定了基础，在这个新时代里，量子处理器将在应对复杂的现实世界挑战中发挥关键作用。”

可与谷歌最优秀的量子处理器相抗衡

最新一代的 “祖冲之” 号量子处理器包含 105 个超导量子比特（由钽、铌和铝等金属制成，这些金属制成的器件对噪声的敏感度较低），排列在一个 15×7 的矩形晶格中。这是在前一代包含 66 个量子比特的芯片基础上研发而成的。

在现实世界中，对量子计算可行性至关重要的领域之一是“相干时间“，这是一个衡量量子位能保持叠加状态多长时间，并利用量子力学定律并行执行计算的标准。更长的相干时间意味着更复杂的操作和计算成为可能。

另一个重大改进是门保真度和量子纠错，这一直是构建有用量子计算机的障碍。门保真度测量量子门执行其预期操作的准确性，其中量子门类似于经典逻辑门，对一个或多个量子位执行特定操作，操纵它们的量子态。更高保真度的量子位意味着更少的错误和更精确的计算。

“祖冲之 3.0” 的表现令人瞩目，其并行单量子比特门保真度达到了 99.90%，并行双量子比特门保真度为 99.62%。谷歌的 “Willow QPU” 量子处理单元（QPU）在这方面略微领先，其单量子比特门保真度和双量子比特门保真度的结果分别为 99.97% 和 99.86%。

科学家们在研究中表示，这些性能提升在很大程度上得益于工程方面的改进，包括制造方法的改进以及更优化的量子比特设计。例如，最新一代产品通过光刻技术，使用钽和铝来定义量子比特组件，并通过铟凸点倒装芯片工艺进行键合。这提高了准确性，并将污染降至最低。

相关个股：国盾量子(688027.SH)、华工科技(000988.SZ)、光迅科技(002281.SZ)、科大国创(300520.SZ)。

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