3月3日，中國科學技術大學潘建偉、朱曉波、彭承志等，與上海量子科學研究中心、河南省量子信息與量子密碼重點實驗室、中國計量科學研究院、濟南量子技術研究院、西安電子科技大學微電子學院以及中國科學院理論物理研究所等單位合作，在超導量子計算領域取得重大突破，成功構建了具有105量子比特的祖沖之三號超導量子計算原型機，并通過隨機線路采樣（RCS）實驗再次刷新量子計算優越性記錄。該成果于以封面論文的形式正式發表于國際權威物理期刊《Physical Review Letters》。

“祖沖之三號” 刷新量子計算優越性記錄有什么意義？量子芯片有什么用途？未來又有哪些應用？小墨特別采訪了論文第一作者查辰。

量子霸權=量子優越性？

量子霸權和量子優越性在一定程度上被視為同一個概念。量子霸權這一概念最早于2012年由加州理工大學的John Preskill教授提出，它指的是在某些特定問題上，量子計算機的計算能力能夠超越所有的經典計算機。2019年，谷歌在其超導量子處理器上進行了隨機線路采樣實驗，成功展示了量子優越性，其經典計算能力完全超越了當時最快的經典計算機。然而，由于“量子霸權”一詞的攻擊性過強，容易引起對霸權主義的聯想，因此后續更多地使用了“量子優越性”這一更為溫和的概念。同時，因為后續經典計算的發展使得經典計算的能力又超越了量子計算機，所以經典計算和量子計算并不是一個完全碾壓另外一個的狀態，而是相互發展、交替領先的狀態。因此，量子優越性這個概念更能表達這樣一種狀態，即量子在某些時刻相對于經典計算有一定的領先。

實現量子優越性對于量子計算有什么意義？

量子優越性對量子計算的意義重大。首先，它進行了一次技術驗證，證明了量子計算在某些特定問題上具有一定的實用性，這大大提高了科研人員的信心。其次，量子優越性的實現推動了量子計算的進一步發展，吸引了大量的人員加入到量子計算的研究中，促進了量子算法和量子硬件方面的發展。此外，量子優越性還促進了商業化投資，為量子計算研究提供了更多的資源和資金支持。

“祖沖之三號”應被稱為計算機or處理器？

量子處理器是量子計算最核心的器件，類似于經典計算中的CPU。它主要包含量子芯片和外面的封裝盒。然而，實現量子計算的過程并不僅僅依靠量子處理器，還需要稀釋制冷系統以及電子學提供的測控信號等低溫測控平臺和室溫的電子學系統的支持。因此，一個完整的量子計算機需要包含量子處理器、低溫測控平臺和室溫的電子學系統。類似于經典計算的CPU、主板。

量子芯片與計算機芯片的差別在哪里？

量子計算機和普通計算機的差別主要體現在量子計算的實現方式上。量子計算現在的實現方式有很多種：1）超導量子計算主要依靠類似于半導體的一些芯片。所以它的超導量子芯片的形態和經典的CPU很相似，主要還是在硅或者說藍寶石的襯底上進行鍍膜、曝光、刻蝕來生成所需的大量的電子學器件。這個和經典的半導體芯片非常接近。2）但是其他的一些體系類似于中性原子或者光學，用的是一些光學器件和激光光源之類的。這和經典的半導體芯片的差別非常大。

量子芯片生產目前處于什么水平？

目前，量子芯片的生產還處于一種手動或半手動的狀態，其生產難度較高，成功率不高。尚未達到半導體廠商已經實現的量產。

目前量產的量子芯片的用途？

目前生產的量子計算芯片主要用于科學探索，包括各個科研院所和商業公司用于早期的算法演示、算法的可行性探究以及硬件方案的研究等方面。不過量子計算芯片尚未達到純商業化的使用用途。