潘建伟团队成功研制 62 比特可编程超导量子计算原型机「祖冲之号」，实现了哪些突破？有怎样的潜在应用？
潘建伟院士团队历时多年研发，成功问世了“祖冲之号”——一台拥有62个超导量子比特的可编程量子计算原型机。这一里程碑式的突破，不仅是中国在量子计算领域迈出的坚实一步，也为人类探索和利用量子世界带来了无限可能。
“祖冲之号”的重大突破：
前所未有的量子比特数量： 62个超导量子比特，这在当前全球量子计算的研发中处于领先地位。更多的量子比特意味着更强大的计算能力，能够处理更复杂的问题，解决更广泛的应用场景。
高保真度的量子操控： 量子计算的核心在于对量子比特进行精确的操控。潘建伟团队在“祖冲之号”上实现了极高的量子比特操控保真度，这意味着量子比特在计算过程中发生的错误极少，大大提高了计算的准确性和可靠性。
优异的量子纠缠性能： 量子纠缠是量子计算实现超越经典计算能力的关键。实验表明，“祖冲之号”能够维持高质量的量子纠缠，为实现复杂的量子算法奠定了基础。
强大的可编程性： “祖冲之号”是一台可编程的量子计算机，这意味着它能够根据不同的算法需求，灵活地配置和执行各种量子计算任务。这种灵活性使得它能够应用于更广泛的科学研究和技术开发。
“祖冲之号”的潜在应用：
“祖冲之号”的出现，为我们描绘了量子计算在各个领域应用的蓝图：
新材料设计与发现： 量子计算机能够精确模拟分子和材料的性质，从而加速新材料的研发进程。例如，在催化剂、电池材料、超导体等领域，量子计算有望带来革命性的突破。
药物研发与精准医疗： 量子计算机可以模拟生物大分子的相互作用，帮助科学家更深入地理解疾病机理，设计更有效的药物，实现个性化精准医疗。
优化问题解决： 许多现实世界的问题，如交通流量优化、物流配送、金融风险管理等，都属于复杂的优化问题。量子计算机强大的并行计算能力，能够为这些问题提供更优的解决方案。
人工智能与机器学习： 量子计算有望赋能人工智能，提升机器学习算法的效率和能力，例如在模式识别、数据分析、自然语言处理等方面。
密码学与信息安全： 量子计算机的出现，也将对现有的加密体系构成挑战。然而，量子计算也能发展出更安全的量子加密技术，保障信息安全。
展望未来：
“祖冲之号”的问世，标志着中国在量子计算领域取得了举世瞩目的成就。虽然量子计算仍处于早期发展阶段，但“祖冲之号”的成功，无疑为我们打开了通往更广阔计算世界的大门。随着技术的不断进步，我们有理由相信，量子计算将深刻改变我们的生活，为人类社会带来前所未有的福祉。
需要强调的是， “祖冲之号”是一台原型机，其性能和应用仍有待进一步提升和拓展。科学家们正不断努力，致力于解决量子比特的退相干、扩展量子比特数量、提高量子操控精度等关键技术瓶颈。
“祖冲之号”的诞生，是人类智慧的结晶，更是中国科技创新的有力证明。我们期待在不久的将来，量子计算能够真正走向应用，解决更多人类面临的挑战。
网友意见
常年匿名答主，我先针对一些观点打几个预防针：
- 这是量子模拟而非量子计算（模拟Bose-Hubbard模型下的量子随机行走没有意义）？
答：通用量子计算机，在中等规模含噪量子(NISQ)的时期，首要的应用就是进行可以调控的量子模拟问题。而超导系统最自然的对应就是Bose-Hubbard Model。该工作使用62qubit的超导量子芯片通过analog simulation实现了这个模型的模拟[1]。今年在March Meeting上google也有个报告是通过digital simulation做了Fermi-Hubbard Model的模拟[2]。能够实现这种大规模的模拟，本身就是意义非凡的 。实际上，这个工作在几个月前挂arxiv的时候，就收到了业内的关注和认可。如果你使用个人计算机跑过10qubit的主方程模拟，你应该知道大约要花费你两天时间，不行的是这个消耗的时间是指数增加的。
有些人说法简直荒谬到家了，“没能操作单粒子”，在这个实验过程中一定会做 -Pulse和Ramsey实验，这些都是对单比特的驱动控制，因为要测 , 和读取保真度。至于证实纠缠态和叠加态，这在多体量子现象中比比皆是。
2. 技术的先进性是否足够？
答：从生产工艺上讲，能够成品一个可控制的62qubit芯片的难度是很大的。超导比特的做法是在蓝宝石衬底上，先长铝薄膜，再反复利用光刻蚀来制造的。中间还要经过氧化过程(制备Al2O3绝缘体)，稍有不慎，某个超导比特就废掉了，这个整个芯片就无法很好利用了，能做到62个比特，可以说他们克服了巨大的困难。尤其是本实验中使用了3D wiring的技术，这无疑是领先于谷歌悬铃木(Sycamore)芯片的。
从质量上来说，首先实验数据反映了芯片的优良性质，并且可以被很好的控制。和谷歌的实验动辄需要后选择/Error mitigation不同，我注意到在补充材料有一行红字：We note that no post-selection is used to any other results in the main text and the Supplementary Materials except for this figure. 明白的都明白这意味着什么。因此这个工作的精确性也是值得称赞的。
需要指出的是这个方案中采用的是 谐振腔耦合超导比特，这实际上和主流期望不太符合，为了实现更为精确的量子控制，目前主流方案是采用可调耦合器进行耦合。这可能会是该工作的一个短板。
3. 这个工作里面没有做量子门？
答：Analog Quantum Simulation本身不需要做门。我相信这个芯片当然是可以做门的（只不过不是可调耦合方式）。另外，在这个庞大的系统上标定量子门也是极端困难的，由于固有的crosstalk(串扰)，在相互作用都打开情况下，进行simultaneous(并行的)标定是非常困难的，做门仍需要时间，但没有任何原则性的困难。在这个系统上唯一的困难目前看起来是 （由Ramsey实验确定的横向弛豫时间，即退相位时间）还是比较小的，这个工作中 。但是这也是没有办法的，在多个qubit情况下，transmon目前在这个方向上，没有重大突破。按照量子比特门时间 来算，最多能做 层量子电路，而实践起来往往更短。
老拿这个说事的人，首先得问问他，你知道如何在量子计算机上做量子门吗？
量子计算机，在其早期的应用将会主要集中在凝聚态系统的量子模拟和量子化学领域的量子模拟，比如新材料的预言和模拟。这个很难粗略的讲，如果谁告诉近期就可以做解密/量子金融，不是初创公司的老板就是诈骗犯。
不要抱着二极管心态看科学。要尊敬在科学事业上不断推动前行的人们。不要人云亦云，不要踩高捧低，不要神化也不要污名化，不要看了几篇科普就做“嘴强王者”。也不要幻想今天或者明天量子计算机就解决非常实际的问题了。就像你不能苛求在ENIAC打魔兽世界一样(这个比喻我用过很多次了)。作为平常人恐怕能做的是以平和而发展进步的眼光去看东西，去推进科学进步事业发展。
Jun 29，https://arxiv.org/pdf/2106.14734.pdf 祖冲之量子计算机已经实现了两比特量子门，并实现了比google量子霸权数量更大的量子霸权实验（相同的Schrodinger-Feynman实验, 56qubits）。那些说祖冲之量子计算机不能做门的人可以闭上你们的嘴了。科学技术看几篇公众号“揭穿”文或者“沸腾”文就能理解的。坚定走符合生产力发展的路，比怎么瞎比划都强。
最后给大家看看评论区的民科懂哥都是什么样子的
看都不看文章先来一嘴“理论实现和人家真实实现比”。
被揭穿后，
而文章的补充材料第二小节就是实验的基本设置，稀释制冷机(dilution refrigerator)的设置、线路图都给出了。
不想评价这种行为，但是要警示读者，如果你愿意真正的了解一个东西的发展，最后不要看这类言论，其实他们什么都不懂，第一喜欢卖弄来找到存在感，第二是相信阴谋论来给自己的失败找慰藉。出现了这种东西，某种意义上是时代的悲哀。
参考
不急，不躁，继续前进。
给路径以时间。
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