中国自研第三代超导量子计算机 本源悟空传重大新突破

量子计算器的算力是越来越高了, 但是数据还是存不住、也传不动, 这本来就是整个行业里面谁也绕不开的硬伤, 好在2026年这一回, 合肥这边的科研团队把自己研发的“本源悟空”超导芯片给拿出来用了, 在这上面真的把相干量子路由的真机测试给顺下来了, 单节点的效率直接做到了98%, 这么一来, “量子存储到底能不能落地”这个让人们悬了十几年的发展问题, 也就得到了很直接的回应。

量子数据为什么比经典数据难伺候一万倍

现在人处于叠加态的量子信息是非常娇气的, 哪怕环境里面只有一丁点热噪声或微波泄漏出来, 纠缠关系就彻底破碎了, 数据也会直接变成零。

直到2026年前后, 在合肥实验室的条件下, 单个超导量子比特的相干时间仅仅还在微秒量级这样的一回事中存在着, 留给传输和调度的窗口也是极其短的。至于传统电信号那边采用的“复制转发”的办法是完全不能应用的, 这一点是明确的。

如果没有那种效率高、靠得住存的贮器, 量子计算机哪怕运算的力量再强, 也只能在内存里运行不多的简短指令就会出毛病。像搜索任务、机器学习任务, 还有效果模拟任务这类真正耗费大量计算力量的事情, 全部都得需要庞大的数据反复去读写, 存贮器这才是决定一台量子机器能够从事大规模任务的核心障碍。

桶式架构里路由器到底负责什么

目前业界公认最靠谱的量子随机存取方案, 叫作桶式架构。数据就像一桶水接力往下传一样, 每一个层级的节点把信息传递给下一个层级。这种传递是层层推进的, 一直到达最后的目标抽屉。这种架构非常适合采用超导芯片里的微波线路来实现级联连接。在扩展能力方面, 它比网状互连要好得多了。

路由器的工作内容并不算复杂, 一旦它就读取到了一种处于叠加态的地址指令, 这类指令的状态可能是同时包含了三号、五号和八号这样的混合情形, 在这个时候, 它就需要将数据进行发送, 发送的走向涵盖所有可能的分支路径, 并且整个过程的进行是同步且可逆的, 同时要确保不丢失相干性。

如果这一点无法做到实现的话, 之后所有的量子算法也都将会变得毫无用处。

老方案为什么越修越累

国际上的主流处理方式, 是把每一个路由操作, 拆解成一组基础的量子逻辑门。一个看起来非常简单，也就是二三选一的分支, 在完成拆解之后, 可能需要七八个门才能够执行。

一旦门的数量变得非常多, 产生的误差就会呈现指数级上升的趋势。线路的复杂程度, 会随着节点数量的增加, 而发生爆炸式的增长。这种情况下, 芯片的面积根本就没有办法把它容纳得下。

更为麻烦的是, 在传统的操作方案里面, 如果想要压制住那种误差, 就必须得再多挂上一组纠错用的量子比特来配合, 这就等于是每增加一个需要工作的节点, 就得另外多配备几个起到保护作用的东西, 这种硬件的规模一旦越堆越多, 那么在低温环境之下的制冷所消耗的电力也会随之不断地往上增长, 所以在工程实践的过程中, 要想实现规模的扩大就变得越来越困难。

把高能级从废物变成工具

传统的超导量子电路, 只是把最低的两个能级拿去当作所谓的零和一用的, 至于第三和第四的能级, 就直接当成噪声给抛掉了。

本源团队, 联合了中科大的研究人员, 还有合肥综合性国家科学中心的人工智能研究院的人, 把这事儿反过来做, 把那些高能级硬是拉进工作的体系里面来, 最后让路由的那个动作, 直接就用能级之间的那些跃迁去完成了。

这样做, 有一个让人意想不到的好处。就是因为微波操控里头哪怕存在着微小偏差, 这个系统是会依照能级跃迁的那些规律, 自动在更高的能级上面留下一个带引号的错标记。

这种情况等于就是自己自带了一种轻量级的纠错功能了。因为就不需要再硬塞进去一组用来做纠错的比特了, 那个硬件方面所承担的负担, 是直接就被砍掉了一大部分。

三层路由器串联真机有多难

2026年的实验里，团队没有只测一个孤立单元，而是在"本源悟空"芯片上同时搭了三个独立量子路由器，纵深串成两层网络。信号要经过多次节点交接，前一级哪怕只抖了0.5%，到第二级就会被放大，叠加效应非常残酷。

这次测试是在合肥那边的低温环境里全都做完的, 这里面牵涉到微波串扰的问题, 还有芯片上面各个区域之间相互产生的电磁耦合现象, 以及多层级联在一起之后控制脉冲必须做到时序上的对齐, 这中间的任何一个环节要是稍微松动哪怕一点点, 那个98%的关键数据就没法保证了, 因为要守住这个数太难了, 所以研究团队在那段时间里花费了大量的时间和精力去做针对各个节点之间的隔离处理和精确校准工作。

98%和93%背后真正的含金量

根据实测数据来看, 单体路由器的信息传输效率达到了百分之九十八的数值。当两个层级进行串联时, 整体效率依然稳定保持在百分之九十三的水平。保真度这一指标虽然没有之前单个那样好, 出现了一定的回落, 但这属于级联过程中发生的正常损耗情况。

核心结论没有改变的是, 由量子地址来驱动相干可逆路由器这种方式确实能够在多层次的架构中运行得通, 这说明它不再是纯粹依靠模拟操作来进行的了。

业内专家指出, 这项工作真正的价值并不在于那个数值是98%这一事实本身, 而是证明了只要依靠深挖芯片底层的具有多种能力的物理特性, 便可以在不把量子比特的数量作为盲目前提、随意增加的情况下, 使得线路的复杂程度被加倍压缩, 同时使误差的发散和蔓延得到有效的抑制。

对于这项技术走向工程化并实现实际落地应用来说, 这条发展路径比起那些只顾着再去叠加一层结构的做法而言, 无疑要更加务实一些。

当然，98%离量产商用还有距离。