在量子计算领域，中国科学家再次取得了突破性进展。近日，中国科学技术大学宣布，其研发的“祖冲之三号”量子计算机已经在arXiv线上平台发布，这款量子计算机拥有105个量子比特，其性能远超谷歌在《自然》期刊上发表的72比特“悬铃木”处理器，实现了超导量子计算领域的新里程碑。
量子计算的优越性，是指量子计算机在特定问题上的计算能力远超经典计算机，能够解决超级计算机难以在短时间内完成的计算任务。这一优越性是量子计算具备实际应用价值的前提条件，也是衡量一个国家量子计算研究实力的重要标志。
回顾历史，谷歌曾在2019年宣布其53比特“悬铃木”量子处理器实现了量子计算的优越性。然而，这一成果在2023年受到了中国科学家的挑战。中国研究人员通过发展更先进的经典算法，利用A100 GPU在短时间内完成了谷歌所宣称的任务，从而对其量子优势的宣称提出了质疑。
中国科学技术大学在量子计算领域的研究起步较早，早在2020年，该校构建的“九章”光量子计算原型机就首次严格证明了量子计算的优越性。随后，在2021年，“祖冲之二号”处理器又在超导体系上首次实现了量子计算优越性的严格证明。至此，中国成为世界上唯一在两种物理体系达到量子计算优越性里程碑的国家。
在达到量子计算优越性里程碑之后，中国科学家并没有停止脚步，而是继续致力于突破量子纠错技术。这一技术是构建容错通用量子计算机的关键，也是实现大规模量子比特集成和操纵的基础。表面码是当前实现量子纠错大规模扩展最成熟的方案。
近年来，中国科学家在表面码量子纠错方面取得了显著进展。2022年，中国科学家在“祖冲之二号”超导量子处理器上首次实现了码距为3的表面码量子纠错，验证了该方案的可行性。随后，谷歌也实现了码距为3和5的表面码逻辑比特，展示了错误率随着码距增加而下降的趋势。在2024年12月的最新工作中，谷歌进一步实现了码距为3、5和7的表面码逻辑比特，显著降低了逻辑比特的错误率，为集成和操纵大规模量子比特系统奠定了技术基础。
在此背景下，中国科学技术大学的超导量子团队也在积极推进相关工作。他们计划基于“祖冲之三号”处理器，在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并进一步将码距扩展到9和11。这将为实现大规模量子比特的集成和操纵提供有力支持。“祖冲之三号”在前代的基础上进行了全面优化，不仅在比特数上有所增加，还在性能上实现了显著提升，各项性能指标与谷歌的“垂柳”处理器相当。
随着全球科技竞争的日益激烈，量子计算已成为各国竞相布局的热点领域。近年来，已有30余个国家开展了以量子计算为重点的量子信息领域规划布局，量子计算已成为衡量一个国家综合国力的重要指标之一。中国科学家在量子计算领域的突破性进展，无疑将为中国在全球科技竞争中赢得更多主动权。
