什么是中国超导量子计算原型机？

是2021年10月发布的“九章二号”与“祖冲之二号”——全球首次在超导与光量子两条技术路线上，均实现“量子计算优越性”的国产原型机。

为什么它被称作“原型机”而非正式量子计算机？

初学者常被名称迷惑，其实它就像莱特兄弟的“飞行者一号”：能离地飞翔，却尚不能载客长途旅行。原型机解决的是“可行与否”，下一步才考虑“能否商用”。

• 专用而非通用：目前只能求解特定数学问题，例如随机线路采样或高斯玻色采样。
• 规模受限：超导路线“祖冲之二号”集成66量子比特，离破解RSA-2048至少百万比特还有量级的差距。
• 环境苛刻：稀释制冷机需维持10mK，接近绝对零度，任何一次断电都会让计算归零。

超导量子芯片的核心部件长什么样？

核心是“约瑟夫森结”——两块超导铝夹着极薄氧化铝绝缘层。它像电子的旋转门：既能让库柏对（Cooper pairs）穿行，又能在门控电压下产生量子叠加。

“想象力比知识更重要，因为知识是有限的。”——爱因斯坦这句名言用于量子芯片再贴切不过：我们用“想象力”设计的电路，在微观世界打开了宏观实验无法触及的大门。

量子优越性与实用价值到底隔多远？

2022年《Nature》发表谷歌团队验证，当年宣称200秒完成超算万年的任务，中国科大团队用张量 *** 算法在512块GPU上缩至15小时。这场“猫鼠游戏”提醒我们：优越性指标可以改写，但硬件进步才是硬道理。

新手入门三问三答

问：为何不用普通超算模拟？ 答：量子比特数每加1，经典模拟复杂度指数级增长。当66比特纠缠时，内存需求已是天文数字。

问：量子噪声不就把结果毁了吗？ 答：所以要用量子纠错。一个逻辑比特需数百甚至上千物理比特协同，表面码是目前最被看好的方案。

问：我能在家里自己做实验吗？ 答：可以。IBM Quantum Experience把云端的5～127比特超导芯片开放给全球用户，用Qiskit写几行Python就能跑贝尔测试。

量子计算产业链的中国路线图

1. 硬件：中电科16所生产制冷机、本源量子做室温电子学、华为哈勃投资超导薄膜。
2. 软件：本源量子“鹏源”操作系统、百度“量桨”、华为“MindQuantum”。
3. 算法：科大潘建伟组提出“稀疏IQP”采样难题，成为新优越性基准。

引用《三国演义》“天下大势，合久必分，分久必合”，在经典算力逼近物理极限的2025年，量子计算正在把全球算力版图重新洗牌。

亲历日记：实验室里的一天

去年冬天，我在合肥微尺度实验室待过三晚：当稀释制冷机外壁结霜，像《星际穿越》飞船舱门，值班工程师却调侃“这是更低温度最暖和的地方”。凌晨三点，一次Q值下降的警报，意味着10小时前开始的校准全数作废。那天深夜，我之一次体会到量子研究是体力活兼脑力活。

未来20年，量子机会出现在哪里？

不必盯着通用量子机。2028年左右，小规模量子处理器或先落地药物分子模拟——罗氏、辉瑞已在中国设立量子算法团队。 到2040年，如果表面码把错误率压到10^-15，破解RSA-2048的Shor算法将首次在超导平台跑通，届时的加密行业会像胶片突然遇见数码相机一样，被迫一夜转型。