2025年11月5日,《自然》期刊上一篇论文让量子计算圈炸了锅,美国普林斯顿大学的工程师团队,搞出了一款新型超导量子比特.
相干时间直接超过1毫秒,稳定性是现在最强设计的三倍,量子计算这事儿平时听着挺玄乎,但这次的突破是真真切切往实用化迈了一大步。
这款量子比特最亮眼的地方,就是那超1毫秒的相干时间,之前实验室里的记录也就那样,工业级量子处理器的标准更是差得远。
而它直接做到了实验室记录的三倍,比工业标准高出十五倍还多,研究团队没光吹牛逼,还真就基于这个量子比特做了块能运行的量子芯片。
芯片不仅能正常工作,还支持错误纠正,这就意味着它有扩展到更大系统的潜力,更关键的是,它和谷歌、IBM这些巨头用的架构还兼容。
本来以为这种突破性技术会很挑现有系统,没想到适配性这么好,要是把谷歌“柳树”处理器的关键组件换成这个方案,性能据说能提升千倍。
按这个逻辑算,1000个量子比特的计算机,运行效率能比现在高十亿倍,这数据听着就吓人。
量子比特的信息衰减问题,一直是行业的老大难,之前不少团队都在这上面栽了跟头,诺贝尔物理学奖得主米歇尔・德沃雷特都直言,延长量子电路寿命的挑战就是“解决方案坟场”。
普林斯顿团队没走寻常路,他们从材料下手,团队选择了钽这种金属,它的缺陷比铝这些常用材料少,能帮电路更好地保持能量。
而且钽这东西特耐造,就算泡在酸液里清洗污染物,特性也不会变,本来想沿用常用的蓝宝石基板,后来发现这玩意儿才是能量损耗的主要根源。
无奈之下,团队换成了高纯度硅,这可是半导体产业的老熟人了,没想到钽和硅的组合,不仅解决了损耗问题,还意外契合现代制造工艺。
当然,这俩材料搭配也不是一帆风顺,钽要直接长在硅基材上,得解决晶格匹配、界面反应这些技术难题,还好团队最终都攻克了。
这个突破可不是单一团队能搞定的,背后是三方势力的强强联手,霍克团队专攻超导电路设计,德莱昂实验室擅长量子计量学和材料制备。
卡瓦团队则有几十年的超导材料研发经验,跨学科合作看着容易做着难,但这三家配合得是真默契。
2021年,他们就开始尝试把钽引入超导芯片,中间经过了三年的迭代优化,还联合了三家实验室一起推进。
产业界的支持也没缺席,谷歌就是这个项目的资助方之一,大学团队负责探索性能极限,产业伙伴负责把技术落地到大规模系统,这种协同模式太高效了。
更难得的是,这项技术的可复制性很强,其他研发大规模处理器的团队,都能轻松借鉴采用。
普林斯顿的这个成果,给量子计算行业带来的影响可不小,它不仅打破了“解决方案坟场”的魔咒,还为行业提供了新的思路,不用再在旧材料上小修小补。
谷歌、IBM这些巨头,怕是最有体会,他们一直卡在材料缺陷导致性能上不去的瓶颈,现在有了钽硅组合的方案,估计会加速技术迭代。
如此看来,量子计算行业的算力竞赛,可能要进入新阶段了,量子计算的实用化,本来就是个慢功夫。
但这次的突破,让相干时间大幅提升,不仅能支持更多量子比特互联,还能让错误纠正更可靠,毫无疑问,这会大大缩短实用量子计算机的研发周期。
个人觉得,这项材料革新能不能成为量子计算超越经典计算的转折点,还不好说,但它确实为量子计算铺了一条更坚实的路,让我们离实用化量子计算机又近了一步。
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