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2024 年我国在光量子和超导量子领域取得新进展
发布时间：2025-08-05 09:54:30
2024 年，我国科研团队在光量子和超导量子计算领域持续发力，取得了一系列令人瞩目的新进展，进一步巩固了我国在全球量子计算赛道上的领先地位。
光量子领域：分布式计算实现突破
据保创云加盟随身WIFI了解，中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子网络领域实现重大跨越，成功完成基于固态量子存储的 7 公里分布式光量子计算，相关成果发表于《自然・通讯》期刊。该团队的李传锋、周宗权、柳必恒等科研人员，利用多模式固态量子存储技术和量子门隐形传送协议，在合肥市区实现了非局域量子门的构建。两个量子节点分别位于中国科大东校区和合肥市大蜀山东侧，直线距离达 7 公里。研究人员先通过通信波段光子和专线光缆，完成了两节点间量子纠缠态的远程分发，随后各节点执行本地两比特量子门操作。中国科大节点采用掺铕硅酸钇晶体存储纠缠光子，直至收到大蜀山节点测量结果后，再执行相应单比特门操作。
实验结果显示，固态量子存储器的纠缠存储时间延长至 80.3μs，较之前提升近 2 倍，纠缠存储时间模式数多达 1097 个，大幅提升了非局域量子门的生成速率，并成功演示了量子算法的远程分布式执行。这一成果首次在城市尺度验证了分布式光量子计算的可行性，为构建大规模量子计算网络开辟了新路径。
此外，电子科技大学 - 天府绛溪实验室联合团队与山东大学合作，首次研制出基于掺铒铌酸锂晶体波导的光 - 原子纠缠芯片。团队利用激光直写技术，在晶体中制备高质量光波导，提升了系统集成度与稳定性。该芯片具备带宽 4GHz 的 5 频道宽带量子存储单元，可存储纠缠光子对中的一个光子，与另一个光子形成光 - 原子纠缠界面。芯片工作在光纤通信波段，总带宽达 20GHz，性能达到国际先进水平，为构建高效、大规模量子互联网奠定了基础。
超导量子领域：计算能力再创新高
中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志等科研人员，联合多单位成功构建 105 比特超导量子计算原型机 “祖冲之三号”，并实现对 “量子随机线路采样” 任务的快速求解，相关研究成果作为封面论文发表于《物理评论快报》。“祖冲之三号” 在 “祖冲之二号” 基础上，全面提升了关键性能指标，量子比特数目从 66 个跃升至 105 个，量子比特相干时间达 72 微秒，并行单比特门保真度、并行两比特门保真度、并行读取保真度分别达到 99.90%、99.62%、99.13%，综合性能处于国际前沿。
以当前最优经典算法为参照，“祖冲之三号” 在 83 比特 32 层随机线路采样任务中，计算速度比最强超级计算机快 1000 万亿倍，超越美国谷歌 67 比特超导量子处理器 “悬铃木” 100 万倍，刷新了超导体系 “量子计算优越性” 的纪录。研究团队正基于 “祖冲之三号” 开展码距为 7 的表面码纠错研究，并计划将码距进一步扩展至 9 和 11，为实现大规模量子比特的集成与操纵夯实基础。
同时，我国第三代自主超导量子计算机 “本源悟空” 自 2024 年 1 月上线运行后，已为全球 143 个国家和地区的用户完成超 50 万个量子计算任务，全球访问量突破 2900 万次，显著提升了我国自主量子算力服务的规模。依托 “本源悟空”，科研团队在多个领域取得应用成果，如完成全球最大规模量子计算流体动力学仿真，将超导量子算力接入金融量子云实验平台，推出分子对接预测等新药研发相关应用，推动量子计算从基础科研迈向产业实践。
此外，2024 年 4 月，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院发布 504 比特超导量子计算芯片 “骁鸿”，基于此，中电信量子集团和国盾量子联合研制出国内单台比特数最多的超导量子计算机 “天衍 504”，并接入中国电信 “天衍” 量子计算云平台。该平台已为全球 50 多个国家和地区的用户提供超 60 万个实验任务的计算服务，有效推动了量子计算在多领域的应用探索。
2024 年我国在光量子和超导量子领域的丰硕成果，为量子计算的进一步发展注入了强大动力。未来，科研人员将继续深入探索，推动量子计算技术从理论走向实际应用，为解决复杂科学问题、推动产业创新发展贡献力量。
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