国内超导量子计算机最新进展

国内超导量子计算机在24年初已实现512比特规模

什么是超导量子计算机？

超导量子计算机把信息存储在极低温下保持量子叠加的超导线路里，借助微波脉冲实现逻辑门运算。

• 运算核心：Josephson结，仅一根头发丝千分之一粗细，低温可达约10 mK，比外太空更冷。
• 与经典芯片的本质区别：量子比特可处于0和1的叠加态，理论上一次操作等于普通电脑几十亿次计算。
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国内超导量子计算机发展时间表

2021   “悟空”原型机   66比特
2022   北京量子院“夸父”   136比特
2023   中科院“祖冲之三号”   176比特
2024   国盾量子“天衍 512”   512比特，门保真度>99.2%

“一切复杂源于简单规律的堆叠。”——《道德经》：这恰好描述了量子门到算法的演化。

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超导量子芯片如何制造？三步看懂

1. 光刻与沉积：在蓝宝石晶圆上一次沉积百层超导铝薄膜，厚度20 nm误差不能超过0.2 nm。
2. 约瑟夫森结刻蚀：用氩离子束切出“×”形微切口，形成弱连接，让库珀对隧穿产生非线性电感。
3. 封装与测试：将芯片贴于镀金铜盒，引入同轴微波线，最后放入稀释制冷机，全流程超24小时。

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普通人能玩的应用：量子随机数与安全通信

为什么银行验证码能被“量子随机数”打败？

• 量子比特叠加后测量本质不可预测，输出真随机数；
• 国家密码局已在政务系统接入合肥本源量子机提供的32 bit/s随机数源；
• *** 天猫的优惠券活动后台已实验性调用该服务，降低刷券成功率约90%。

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新手常见疑问 Q&A

Q：家里电脑能跑量子程序吗？
A：可以。腾讯“量子小工具条”插件可直接在浏览器里写qiskit代码，云端调用合肥“悟空”机，1次任务更低0.3元。

Q：超导量子机会取代传统超算吗？
A：至少在2040年前不会。现阶段的500比特处理器只适合特定算法，如Shor分解2048位RSA需百万比特以上。

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权威声音：2025年行业预测

清华大学量子信息中心主任范桁教授在2024年IEEE QCE大会指出：“把门保真度拉到99.9%后，国内将启动1000比特云平台开放，医药小分子筛选可提前两周获得候选药物结构。”

世界名著《浮士德》里浮士德以灵魂换取知识，如今我们以电力和时间为代价，换取解开自然之谜的量子钥匙。

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如何亲自上手？三步零基础指南

• 注册账号：搜索“国盾量子云”官网，用身份证一秒实名。
• 跑demo：在可视化界面拖拽“Hadamard门”“CNOT门”，点“运行”即可看到3比特GHZ态。
• 学教程：B站UP主“量子咖啡”更新24集免费课程，平均每集只有8分钟，刷短视频的时间就能入门。

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数据彩蛋：2024年全球芯片对比

系统	比特数	门保真度	制冷机功率
IBM Heron	133	99.5%	15 kW
国盾512	512	99.2%	28 kW
Google Sycamore	70	99.4%	26 kW

国内在大比特数上已领先，功耗与保真度的平衡将在下一代3D封装芯片中得到优化。