一、科技发展整体：攀登“量子计算山峰”的艰难征程
量子计算被誉为下一代计算技术的核心，其原理是利用量子比特（Qubit）的叠加与纠缠特性，处理经典计算机无法企及的复杂问题。过去十几年，该领域的发展路线图被形象地分为三个阶段：首先，实现“量子优越性”（也称量子霸权），即在特定任务上超越最强经典超算；其次，建造含噪中等规模量子（NISQ）处理器，探索在有错误的情况下解决实际问题；最终，构建大规模、可纠错的通用量子计算机。2025年之前，谷歌、中国科大团队已在“优越性”目标上取得里程碑，但量子比特的稳定性（相干时间）、操控精度（门保真度）和可扩展性，仍是横亘在从实验室演示走向实际应用间的巨大鸿沟。

二、成果详解：“祖冲之三号”与“Helios”的划时代突破
2025年，来自中国和西方的两个团队，分别在超导量子计算体系上取得了堪称“双星”闪耀的里程碑式进展，将量子计算推向了新的高度。

中国的“祖冲之三号”：中国科学技术大学潘建伟团队构建的超导量子计算原型机，在解决一类复杂的“随机量子线路采样”问题上，其速度比当今全球最快的超级计算机快了千万亿倍，将之前由中国团队自己保持的量子计算优越性纪录，提升到了一个令人瞠目的新量级。其核心突破在于量子比特数量与质量的同步大幅提升，以及极低错误率的操控技术。这不仅是算力的简单叠加，更是系统工程能力的全面胜利，证明了超导量子系统在实现指数级加速方面的巨大潜力与可扩展路径。

Quantinuum的“Helios”：这家由霍尼韦尔与剑桥量子合并而成的公司，发布了其第三代离子阱量子计算机。Helios的突出特点并非单纯追求比特数，而是史无前例的高保真度与内置的纠错能力。它实现了超过99.99%的双量子比特门保真度，并成功演示了“逻辑量子比特”的初步操作——即用多个物理比特编码一个受保护的逻辑比特，这是构建容错量子计算机的基石。Helios叩响的，正是通用量子计算的商用大门。

三、展望：NISQ应用探索与容错计算的曙光
2025年的这两项突破，清晰地指明了量子计算未来发展的两条并行轨道。

一方面，以“祖冲之三号”为代表的超强算力原型机，将极大加速 “含噪量子计算”（NISQ）的应用探索。化学模拟（新药与新材料研发）、金融建模、机器学习优化等领域，将涌现出更多有望展现量子优势的专用算法和早期用例。量子计算开始真正为特定行业带来价值。

另一方面，以“Helios”为代表的高精度、可纠错平台，则为 “容错通用量子计算机”这一终极目标 铺平了道路。它证明，通过硬件精度的不断提升和纠错码的有效实施，我们能够克服量子系统的脆弱性，构建出稳定可靠的逻辑量子比特。这正如在攀登险峰时，我们不仅看到了更快的攀登速度（算力优越性），更找到了确保安全登顶的绳索与岩钉（纠错技术）。

量子计算的“双星”，一颗照亮了当下应用的潜力，一颗指明了长远未来的路径。一个属于量子技术的实用化时代，正加速向我们走来。

来源: 桂粤科普