我国超导量子计算机的发展现状与挑战

超导量子计算机有望在五到十年内解决经典机无法突破的问题。

为什么中国要做超导量子计算机？

过去我们追赶半导体摩尔定律，如今赛道换成量子比特，超导方案能让比特数短期内快速扩张。中国若在超导这条线上掉队，未来金融加密、药物设计等制高点都将受限。

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三步看懂超导量子机的“发动机”

1. 超导谐振腔——把0或1存进微米级金属条纹，几乎零电阻，避免信息泄漏。
2. 约瑟夫森结——利用两块超导体的电子对隧穿，造出可控“非线性人工原子”。
3. 量子芯片封装——把几十个量子比特嵌在低温盒，外壳要用金镀层屏蔽宇宙射线噪声。

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国内主力量子路线对比：超导 vs 离子阱 vs 光量子

路线	扩展难度	操作误差	代表团队
超导	中	0.1%	“本源悟空”团队
离子阱	高	0.001%	中科大潘建伟组
光量子	低	5%	清华龙桂鲁组

从表中可见，超导路线在可扩展与误差之间找到了相对平衡，这也是百度、阿里云先后押注的原因。

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“本源悟空”这台机器到底多强？

数据说话

• 66量子比特（截至2025年3月公开数据）
• T1寿命 110 微秒，已追上 Google 2023 年同款机型
• 单双量子比特门保真度 99.9%，满足“量子优势”临界阈值

我近距离看到的细节

去年十月探访本源实验室，工程师打开稀释制冷机后，我见到金色铜块上静静躺着一块拇指大小的硅芯片——那便是超导量子芯片。低温声光报警器一响，整个楼层都能听见，像极《三体》里的红岸基地。

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中国为什么卡在100量子比特？

瓶颈并非造不出来，而是“误差墙”
《科学》2024 年综述指出，量子线路深度一旦突破100层，2%的单比特误差就会指数级放大。 中国超导量子团队目前做法是把线路深度控制在50层以内，用冗余编码换取可靠性。

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小白常见三问

问：超导量子机需要多冷？

答：核心区域 12 毫开尔文，比外太空真空环境的 2.7 开尔文还要冷 200 倍。通俗说，如果把南极最冷的冰放在芯片旁边，那简直像火山。

问：以后会有个人量子电脑吗？

答：不会。就像我们不会在家里放粒子对撞机，未来仍是云端调用。只需手机登录“量子云”，即可跑线路。

问：学量子计算从哪开始？

答：先去 GitHub 搜 Qiskit 教程，再读 Nielsen & Chuang《量子计算与量子信息》前三章，把 Bloch 球在脑子里转熟，就算登堂入室。

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2025-2030路线图（工信部量子信息专项办内部资料摘录）

• 2025：发布200比特开放云平台，面向制药企业做分子动力学模拟
• 2027：完成千比特级量子芯片流片，误差率降至万分之一
• 2030：打造“量子—经典”异构超算，助力气象预报分辨率提升十倍

引用
工信部《量子信息技术白皮书》（2025版）
《Nature》新闻，“China’s superconducting qubit race heats up,” 15 Feb 2025