近日，中国科学家成功构建 105 比特超导量子计算原型机 “祖冲之三号”，再次打破超导体系量子计算优越性世界纪录，这一成果于 3 月 3 日发表于国际知名学术期刊《物理评论快报》，被审稿人评价为 “目前最高水准的超导量子计算机”。此次突破标志着中国在量子计算领域取得重大进展，进一步巩固了我国在全球量子计算研究中的领先地位。

量子计算被广泛认为是下一代信息革命的关键技术。与传统计算机基于二进制比特进行计算不同，量子计算机利用量子比特（qubit）的叠加态和纠缠特性，能够同时处理多个状态，从而在解决某些复杂问题时展现出远超传统计算机的能力。这种优势有望在密码学、优化问题、机器学习、化学模拟等多个领域带来革命性的变化。量子计算优越性，即量子计算机在特定问题求解上超越经典计算机的能力，是量子计算具备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。

“祖冲之三号” 在先前 “祖冲之二号” 66 比特的基础上，实现了多项关键性能指标的大幅提升。它集成了 105 个可读取比特和 182 个耦合比特，量子比特规模显著扩大。经测试，在处理 “量子随机线路采样” 这一典型的量子计算任务时，“祖冲之三号” 的速度比目前国际最快的超级计算机快千万亿倍，较谷歌 2024 年 10 月公开发表的 72 比特 “悬铃木” 处理器快百万倍。同时，“祖冲之三号” 的双比特门保真度达 99.62%，单比特门保真度 99.90%，读取保真度 99.13%，相干时间达到 72 微秒，这些指标的提升意味着其在量子计算方面的性能更加稳定可靠。

在技术实现上，“祖冲之三号” 的量子处理器采用了先进的倒装芯片技术，由两个蓝宝石芯片组成，其中一块芯片集成了 105 个量子比特及 182 个耦合器，另一块芯片集成了所有控制线和读取谐振器。通过优化设计，量子比特和读取谐振器间耦合强度约为 130MHz，读取谐振器线宽约 10MHz，平均读取错误率被抑制到 0.82%，进一步提升了计算的准确性和稳定性。

自 2019 年美国谷歌公司推出 “悬铃木” 量子计算原型机，率先实现量子计算优越性以来，全球量子计算领域的竞争日益激烈。2020 年，中国通过 “九章” 光量子计算原型机实现了光量子技术路线的量子计算优越性。2021 年，66 比特的超导量子计算原型机 “祖冲之二号” 研制成功，使中国成为唯一在超导和光量子两条技术路线上都实现 “量子优越性” 的国家。

2024 年，谷歌发布的 “悬铃木” 处理器在量子计算领域取得新进展，但 “祖冲之三号” 的问世再次改写了竞争格局。凭借更大的比特数和更卓越的性能，“祖冲之三号” 超越了 “悬铃木”，实现了目前超导量子计算的最强优越性，彰显了中国在量子计算领域的持续创新能力和领先优势。

尽管 “祖冲之三号” 已经取得了令人瞩目的成绩，但要实现量子计算的实用化，仍面临诸多挑战。其中，量子纠错技术是当前研究的重点任务之一。由于量子比特极易受到环境噪声的影响，导致计算错误，因此需要有效的纠错机制来保障量子计算的准确性。中国科学技术大学超导量子团队正在基于 “祖冲之三号” 处理器开展相关工作，计划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，为实现大规模量子比特的集成和操纵奠定基础。

从长远来看，造出通用容错的量子计算机是科研团队的目标。一旦实现，将彻底改变信息处理领域的格局，为国家的安全、人工智能、生物制药等众多领域带来根本性的变革。此外，开发化学模拟、密码破解等实用算法也是量子计算实用化的重要方向。随着量子计算机和算力技术的进一步发展，我们有望在未来迎来一个全新的智能时代。

“祖冲之三号” 的问世，是中国量子计算领域的又一座里程碑。它不仅展示了我国在量子计算技术上的卓越成就，也为全球量子计算的发展注入了新的活力。在未来的量子计算竞赛中，中国科研团队将继续砥砺前行，努力攻克更多技术难题，推动量子计算从实验室走向实际应用，为人类社会的进步贡献中国智慧和力量。