第三代超导量子计算机性能实测科普

“目前最权威实验室公布的测试成绩是2048量子比特系统稳定运行4.5小时。”

什么是第三代？别再把代数搞错

量子计算领域把“代”分得比你想象更细：

• 之一代：仅能证明量子叠加可用，通常不到50比特，IBM早期的“悬铃木”就是典型。
• 第二代：解决了部分纠错，但需极端环境，谷歌“悬铃木-70”属于这一代。
• 第三代：必须实现可扩展的量子纠错，且功耗、冷却与接口标准化三项同时过关，国内第三代命名权花落本源“悟空”。

超导方案为何能走到第三代

先问自己：超导芯片为何能稳定保持量子态？

自答：约瑟夫森结带来的宏观量子相干是关键，它让电子“结对穿隧”，既能避免热噪声，又便于CMOS工艺放大规模。2024年9月，《Science》刊登MIT团队论文指出：“超导路线在低温控制电子学的成熟度上领先离子阱至少一代。”引用权威，算是对初学者的定心丸。

性能实测到底跑了哪些应用

三大场景逐一测试：

1. 量子化学：对20个活性轨道的FeMoCo分子基态能量求解，时间从经典超算的15天压缩到14分钟。
2. 组合优化：金融投资组合在128只股票上实现3.7%年化波动率下降。
3. 量子机器学习：对医疗影像做一次10万张CT切片分类，错误率比GPU降至0.93%。

实测现场，一名菜鸟研究员用一句《论语》“工欲善其事，必先利其器”形容第三代设备的震撼，这大概是最接地气的文化注脚。

硬件清单：拆解一台真机

• 量子芯片层：三层蓝宝石基板，铌铝约瑟夫森结密度达每平方厘米1800个。
• 稀释制冷机：牛津仪器提供的HelioxVL，更低温度5mK，功耗却控制在2.3kW，家庭空调都能带得动。
• 控制电子学：本源自研的高密度射频控制板，单通道带宽1GSa/s，体积缩小到第二代的一半。

小白如何在家体验量子优势

之一步：打开电脑，搜索“OriginQcloud”，注册邮箱仅需30秒。

第二步：跟着官方教程跑一个5比特版Shor算法分解15=3×5，十行代码即可。

第三步：把实验结果分享到朋友圈，记得引用冯·诺依曼那句名言：“任何人以为理解量子力学，就是被它骗了。”既装高深，又避雷区。

未来三年哪些场景会更先落地

从实验室到市场，超导量子计算的三座桥梁已经搭好——

新药筛选：罗氏制药与中科院物理所签约，明年开始用第三代机对阿尔兹海默靶点做初步验证。

电网调度：国家电网已在华北试点实时更优潮流算法，每年可节约燃煤约9万吨。

金融风险：中金公司已拿到央行许可，将在外汇衍生品定价模型上跑蒙特卡洛加速，节省算力账单60%。

写到这里，我想起《西游记》里一句话：“悟空，把那宝贝再借我一用。”今天的第三代超导量子计算机像极了那根金箍棒，能大能小、可控可察。区别在于，凡人也能申请到使用权。下一次，当你按下“Run Circuit”按钮时，量子态就在5毫开尔文的真空里闪烁，而你的电费也许只多了一毛钱。