量子计算索引

2019年，谷歌发布53量子比特芯片“悬铃木”(Sycamore)[5]。当时谷歌宣称实现了“量子霸权”，但2024年中国科学技术大学与上海人工智能实验室联合团队通过创新经典算法，将同一任务在超算上的求解时间从一万年压缩至数十秒，能耗仅为此前的1/15，彻底推翻了其宣称[6]。随后，谷歌推出了更大规模的Willow芯片[7]。

“到目前为止，基于采样问题的量子优越性可以说已经被反复证明了——来自美国、加拿大和中国的团队，在多种平台上，在多种不同平台上都做出了展示，包括超导量子比特、离子阱、中性原子，当然还有光量子平台。”斯科特·阿伦森在回复《赛先生》的邮件中说。

目前学界的注意力转向了“可验证的量子优越性”，即寻找一类新任务：量子计算机能展现明确优势，同时其答案可被相对容易地验证——验证手段可以是第二台量子计算机，也可以是真实物理实验。过去一年，美国Quantinuum公司和谷歌均声称实现了这种“可验证的量子优越性”，但阿伦森谨慎地表示，“这些实验在经典上模拟有多困难。目前仍有争议”

传统计算与量子计算融合正在蓄势准备爆发

据BCG预测，2040年全球量子计算市场规模将达850亿美元，其中软件与服务占比超60%；国内市场预计突破3000亿元，量子-经典混合超算市场占比达45%。

谷歌的 “量子宇宙模拟器” 每小时10万美元的算力费将成为高端科研服务定价基准，IBM 的通用量子机将占据全球超算市场75%的份额。

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量子计算商业化最新进展，来源：国金证券

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全球首台硅量子计算机诞生

从超导到硅基：：多路线并行的芯片格局全球量子芯片正形成多路线并行格局。超导路线仍领先：IBM“Kookaburra”芯片集成1386个量子比特，谷歌“Willow”芯片通过实时纠错与相干延长，将系统出错率降低20倍；“祖冲之三号”芯片具备最强优越性。而硅基路线凭借兼容与成本优势加速追赶，Diraq与Quantum Motion已在标准产线上实现99%精度，展现出一定的产业化潜力。

最强优越性！我国超导量子计算机再获突破

谷歌发布最新量子芯片，迈出了第二步，但离第三步还远

事实上，此前已经有量子计算机（比如中国研发的“祖冲之号”）在这一任务的计算速度上超越了经典计算机很多数量级，Willow只是在一个极大的数字后面又加了许多个0。Willow刷新计算速度在突破性上并不如量子纠错的进展，却被很多媒体当作宣传的重点，这是不够全面的。

量子纠错的技术发展有三个关键节点。第一个是展示纠错有效，也就是纠错本身引入的额外错误要少于带来的增益。这个盈亏平衡点在过去一两年中已经有多个研究组实现了，比如去年中国科学院院士、南方科技大学俞大鹏团队徐源课题组联合福州大学郑仕标、清华大学孙麓岩、中国科学技术大学邹长铃等团队，通过实时重复的量子纠错技术，延长了量子信息的存储时间，在国际上首次超越盈亏平衡点。

第二个节点是在容错架构中达到盈亏平衡点，这也是Willow此次取得的重要突破。整体上，在实现第一个节点后，大家对于达到第二个节点还是有一定预期的。

第三个节点最为重要，同时也最难达到——在容错架构中展示逻辑比特之间的逻辑门的错误率随着码距（code distance）降低。实现这一点将会成为量子计算的一个重要里程碑，原则上意味着体系可以通过扩大量子线路规模而实现更具实用意义的量子计算。现有的量子纠错技术距离达到这一目标还很远，我个人也非常期望这一天的到来。

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