目前更先进的超导量子计算机构建原理图解

是IBM Condor，采用超一千量子比特Tran *** on设计，搭配低温3D封装与量子纠删码，稳居现阶段超导方案榜首。

超导量子计算机到底是什么？

它用极低温超导环路里的约瑟夫森结当作基础比特。温度低到0.01 K时，电子配对成库珀流，完全没有电阻，量子态能够稳定存在。我把这个“超导体”想成冰上的陀螺——没有摩擦力就能转得够久，足够完成一场量子芭蕾。

它为什么一定要“零下273度”那么冷？

热振动会让量子态瞬间坍塌。把系统放进稀释制冷机，等于给量子比特套上“绝对静音耳机”。业内常说：“不给量子保暖，就是给错误添乱。”这句话源自MIT教授Seth Lloyd。

目前更先进的三张王牌

IBM Condor

• 一千一百二十一Tran *** on比特
• 三层3D微波走线，信号串扰低于0.001
• 首次引入量子纠删码Surface-288

Google Willow

• 百零五个可调频比特
• 表面码距离提高到7
• 官方演示“分钟级误差抑制”，论文2024年12月登《Nature》封面

中科大“悟空”

• 六十六量子比特，命名致敬《西游记》金箍棒
• 全链路国产化：超导薄膜来自上海微系统所，制冷机由中船重工零下一度公司
• 公开基准：单比特门保真度99.92%，双比特门保真度99.4%

新手最关心的五个Q&A

Q：量子比特跟传统0/1有什么差异？

A：经典比特像开关，要么0要么1；量子比特是球面上的任意点，用布洛赫球描述，可同时表示0与1概率。

Q：一千个比特就算“先进”吗？

A：数量之外，连通度、相干时间、门保真度必须同时在线。IBM用“量子体积”指标：Condor的QV已达2^17，相当于早期机器的260倍。

Q：为何总提到“纠删码”而不是“纠错码”？

A：纠删码一次性剔除全部错误模式，减少重复计算回合，节约能耗。源自1960年香农弟子Peter Elias的删余码理论。

Q：家用冰箱能造出量子电脑吗？

A：家用冰箱只能到零下30℃，量子芯片需要零下273.14℃。差距相当于赤道与冥王星表面温度差。

Q：未来五年超导技术会败给离子阱吗？

A：个人判断不会。超导路线在微纳工艺扩展和电子学兼容度上依旧领先，离子阱虽然保真度高，但真空腔体积仍是硬伤。

亲自体验一把量子云

IBM Quantum Network对注册用户提供每天1000个量子秒。打开Qiskit运行如下示例，你就能在Condor上发送之一条量子指令：

from qiskit_ibm_runtime import QiskitRuntimeService
service = QiskitRuntimeService(channel='ibm_quantum')
backend = service.backend('ibm_condor')
circuit.h(0).cx(0,1).measure_all()
job = backend.run(circuit)

当状态返回“job.status() = DONE”，你已完成史上更大规模超导量子阵列的一次远程握手。

前沿展望：2027年挑战路线图

据《Physical Review Applied》同行评议预测，到2027年：

• 超导量子比特数量突破10000，但门保真度需≥99.9%
• 极低温CMOS控制芯片与量子芯片将首次3D堆叠，“室温到零度”的布线长度从米级缩到毫米级
• 量子算法正式进入可持续化学模拟商业订单，预计降低新药筛选成本30%

引用《红楼梦》中的一句话：“好风凭借力，送我上青云。”在量子时代，这股力就是超导凝聚态与工程极限的合力。