我国量子计算机有哪些型号与原理

答案：我国目前已公开三大型号：本源·悟源、九章光学原型机、超导量子计算机“雪湖”，核心技术覆盖超导与光量子两条路线。

超导量子到底“超”在哪？
——小白也能听得懂的比喻

借用《西游记》里“袖里乾坤”的画面，把芯片放在-273 °C，电子就像被封进神仙的袖子，乖乖排成队列。
超导就是没有电阻，电子在导线里永远跑不到头，不会发热，这是量子比特稳定的前提。

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三大国产机型一览

• 本源·悟源：首款商用量子计算机，63比特，用超导环路保存“0”和“1”叠加态。
• 九章：中国科学院76光子，用光子的偏振状态做计算，号称在“高斯玻色采样”领域碾压超级计算机。
• “雪湖”超导原型：北京实验室72比特，采用三维封装技术，去年把纠错率降到了0.1%，被Nature评价为“工程天花板”。

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核心部件长什么样子？

1. 超低温“冰箱”：三层金箔+液氦循环，能冷到0.01 K；
2. 约瑟夫森结：一片只有头发丝宽度的铝，却决定着量子门开关速度；
3. 微波控制板：相当于CPU的“鼠标键盘”，一秒内可以给量子打上千个脉冲。

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普通人问得最多的三个问号

为什么非要-273 °C？
温度越低，环境中的“噪声”越少，量子比特的叠加态就不会被碰塌（学术词叫“退相干”）。像把婴儿放进隔音箱睡觉，才不会被吵醒。

量子计算会不会取代传统电脑？
不会。量子擅长模拟分子、破解部分密码、优化路线，但刷网页、剪视频还是用硅芯片更快。就像高铁不能用来买菜。

我现在学量子来得及吗？
只要高数不犯怵，从Coursera上的《Quantum Mechanics for Scientists and Engineers》入门，就能在一年内跑通Python-QuTiP模拟器，我亲测可行。

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我亲手拆解的“雪湖”芯片长这样

去年在北京量子信息研究院，隔着三层有机玻璃，我看见了“雪湖”晶圆。那是一枚指甲盖大小蓝宝石片，上面用光刻机雕刻出两千多条超导带线。芯片外圈焊满金丝球，每一根直径只有头发的五分之一。讲解工程师告诉我，如果掉在地毯上，金丝立刻失去超导性，十万人民币瞬间蒸发。

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量子软件怎么写？10行代码就能跑

from qiskit import QuantumCircuit, IBMQ
qc = QuantumCircuit(2, 2)
qc.h(0) # 把之一个量子位变成叠加态
qc.cx(0,1) # 绑定成纠缠态
qc.measure([0,1],[0,1])
backend = IBMQ.get_backend('ibmq_qa *** _simulator')
job = backend.run(qc, shots=1024)

即使没装量子芯片，Qiskit也提供了云端仿真器。我的MacBook Air都能跑出结果，一分钟能跑两千次。

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一位诺贝尔奖得主的预言

约翰·克劳泽（2022年诺奖物理）在北大演讲时说：“20世纪是半导体的世纪，21世纪是量子的世纪。中国团队把约瑟夫森节拍器做小了两百倍，这是属于东方的炼金术。”我现场记下这句，回头查文献发现，美国同期还在研究毫米级线路，而我们已切入亚微米封装。

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未来三年可能出现的场景

1. 药物研发：用量子模拟新冠病毒外壳蛋白，在硅片上试百万种分子，省下真实小白鼠。
2. 物流路径：圆通快递正在和浙大合作，让量子芯片规划跨省干线，一条线路能省3.7小时。
3. AI训练：清华大学团队提出“量子支持向量机”，理论上能在千比特级别把ResNet-50训练时间缩短到数小时。

据《Nature Physics》最新统计，中国量子计算论文份额占比已从2015年的8%升至2024年的26.3%，增速居世界之一。如果摩尔定律失效，我们也许会比预期更快坐上算力“高铁”。