中科大潘建伟团队利用祖冲之3.2号超导量子处理器,成功攻克了量子纠错领域的核心难题。要知道,两年前美国谷歌才刚刚达到这一门槛,当时西方媒体大肆渲染,宣称美国将主导新一轮量子科技革命。没想到短短两年,中国不仅追了上来,而且效率直接超过了美国,让美国此前施加的大规模技术封锁显得毫无效果。
事实上,美国早就意识到量子计算将是未来科技的核心,因此一直试图阻止中国进入这样的领域。他们都以为,只要中国拿不到西方的先进的技术和设备,就不可能有重大突破。带着这种想法,美国自2021年起便采取行动,把多家中国量子研究单位列入黑名单,禁止他们购买先进量子芯片,甚至连量子计算机必需的稀释制冷机都不允许出口。稀释制冷机相当于量子芯片的超级冰箱,能将温度降到接近绝对零度,确保量子比特稳定运行。没有它,再好的芯片也没办法发挥作用。美国原以为,只要卡住这项关键设备,中国的量子研究就会陷入停滞。
然而,他们没预料到中国科研人员极具攻坚能力,硬是自主研发出了关键设备。面对硬件封锁失效,美国又转而限制资金流动。2023年,美国甚至发布行政令,禁止本国公司和资本投资中国量子企业,意图让中国量子初创公司缺钱难以发展。此外,美国还设置学术壁垒,拖延或拒发华人科学家的签证,阻断他们参与国际会议,以切断中国与全球前沿信息的联系。美国本以为这一整套组合拳能让中国原地踏步、自己稳坐头把交椅,结果恰恰相反,这些压制反而激发了中国的自主创新动力。正是这种压力促成了祖冲之3.2号的诞生,它利用全新的微波技术解决了量子计算中最棘手的泄漏错误问题,震惊全球。
简单来说,量子比特本应待在特定计算空间里,一旦跑偏到另外的地方,就可能会引起总系统出错,还可能带动其他比特连锁出事。谷歌之前的方案是通过增加硬件和线路来硬顶,结果越做越复杂,扩展性差。中国团队则换了思路,发明了全微波量子态泄漏抑制技术。这个技术分两步:第一步是实时监控量子比特位置,一经发现偏离,就发射特定微波脉冲将其拉回,同时抽走多余能量,过程快速精准,不需要额外硬件;第二步是快速重置,每次纠错操作后,负责监控和报错的辅助比特会被清零,彻底清除上一次残留信息,使下一轮计算时辅助比特像新的一样,不带入前次错误。
这套方案的优点是,无需像谷歌那样拼命增加线路,所有操作都可用现有微波控制管理系统完成,从根本上解决了泄漏问题,而非被动补漏洞。在码距为7的表面码测试中,随着码距增加,逻辑错误率显而易见地下降,错误抑制因子达1.4。这在某种程度上预示着系统不仅突破了关键门槛,稳定性更强,未来扩展规模也比谷歌方案容易得多。这次突破不仅是技术胜利,也是一种对西方封锁的强力回击。谷歌方案的最严重的问题是线路过多,若未来量子比特数达到几万个,散热和布线将成难题,而中国全微波方案可以让一根线传输多路信号,大幅度降低硬件复杂度。
这表明,中国在容错量子计算的核心领域已与世界顶级水平并驾齐驱,部分关键指标甚至领先。我们不再只是跟随学习,而开始参与规则制定。这也验证了一个规律:西方越封锁,中国自主研发速度越快,成果也往往更先进。封锁未能阻止中国,反而成为创新动力。背后离不开科研人员的坚持与努力,在缺乏外部技术上的支持、甚至被卡脖子的情况下自主开辟新路,实属不易。
例如在新药研发上,以前模拟一个药物分子结构,传统超级计算机在大多数情况下要数百年且成本高昂,而容错量子计算机理论上几天就能完成,能加快抗癌药和救命药研发速度,并减少相关成本,让更多人受益。再如物流行业,像双十一这种数亿包裹的最优配送问题,传统算法只能给出大致方案,而量子计算能瞬间算出千万级节点的最优路线,为物流公司节省大量成本,快递费也可能下降。AI领域同样受益:量子计算能加速大模型训练,让AI更快识别疾病、预测天气,甚至辅助科学家设计新材料,推动各行各业发展。当然,我们也要保持清醒,虽然迈过关键门槛,但要让量子计算机像手机一样普及,还需要一些时间。目前祖冲之3.2号更像是重要起点,证明方向正确,下一步就是持续不断的增加比特数量,逐步扩大系统规模,稳步推进。
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