近日，中科院團隊研發(fā)的78比特超導量子芯片“莊子2.0” 取得重大科研突破，實現(xiàn)比特數(shù)與保真度雙重提升，更首次在相關研究中實現(xiàn)量子模擬對經(jīng)典數(shù)值算法的超越，為我國容錯量子計算發(fā)展筑牢核心技術基礎，也讓中國在超導量子計算領域的國際競爭力再攀新階。

核心硬件：78比特芯片實現(xiàn)“量質齊升”

“莊子2.0”是采用倒裝焊技術打造的高性能超導量子處理器，區(qū)別于傳統(tǒng)量子芯片單純堆砌比特數(shù)，這款芯片的突破是全流程系統(tǒng)性優(yōu)化的成果：

- 以6×13方格陣列集成78個量子比特+137個可調(diào)耦合器，可實現(xiàn)全部單元的精準控制

- 為復雜量子系統(tǒng)模擬提供強硬件支撐，是實驗、數(shù)值、理論三方協(xié)同攻堅的重要成果

關鍵實驗：四大核心突破刷新國內(nèi)紀錄

基于“莊子2.0”的系列實驗，斬獲多項原創(chuàng)性成果，一系列核心數(shù)據(jù)刷新國內(nèi)量子模擬紀錄，展現(xiàn)出芯片的超高性能：

1. 首次觀測可控預熱化平臺：清晰捕捉到量子系統(tǒng)熱化前的亞穩(wěn)態(tài)預熱化平臺，完整觀測1000個驅動周期達到最大熵Page Value的熱化動力學全過程，證實預熱化的可控性。

2. 實現(xiàn)3ns超高頻驅動：在超導量子系統(tǒng)特征時間內(nèi)完成超高頻驅動，觀測到可調(diào)節(jié)的預熱化壽命τ，且壽命滿足τ∝(1/T)2n+1（n=0,1,2） 冪律關系，為人工調(diào)控量子系統(tǒng)提供新規(guī)律。

3. 超高保真度表現(xiàn)亮眼：78比特大規(guī)模量子系統(tǒng)經(jīng)1000個驅動周期復雜演化后，粒子數(shù)占據(jù)保真度仍保持90%以上，即便存在靜態(tài)儀器噪聲，預熱化現(xiàn)象依然穩(wěn)健，驗證芯片穩(wěn)定性與可靠性。

4. 首次實現(xiàn)量子模擬超越經(jīng)典：針對78比特隨機多極驅動預熱化這一經(jīng)典計算難題，當前最先進的張量網(wǎng)絡等經(jīng)典數(shù)值算法已無法有效模擬，而“莊子2.0”可精準還原動力學行為，實現(xiàn)量子對經(jīng)典的超越。

此外，實驗還首次觀測到熵的預熱化平臺非均勻性及面積律到體積律的轉變，為時間晶體、多體局域化等量子物理熱點研究拓寬新方向，該實驗方案更是國際首次在量子模擬器上實現(xiàn)相關系統(tǒng)性研究。

技術意義：為容錯量子計算筑牢基礎

量子計算是下一代信息技術的核心，而容錯量子計算是量子計算從實驗室原型走向實用化的關鍵門檻。

“莊子2.0”的突破，不僅驗證了我國在超導量子芯片硬件研發(fā)的自主創(chuàng)新能力，更在量子模擬核心科學問題上取得原創(chuàng)性成果，為后續(xù)攻克容錯量子計算關鍵技術提供了重要實驗依據(jù)和技術積累。

從“祖沖之”系列到“莊子2.0”，中國科研團隊在超導量子計算領域持續(xù)突破，不斷拉近量子計算機從理論到現(xiàn)實的距離。未來，隨著比特數(shù)提升、保真度優(yōu)化，量子計算有望在藥物研發(fā)、材料設計、氣象預報、密碼學等領域發(fā)揮不可替代的作用，中國正以堅實的科研步伐，在量子科技全球競賽中占據(jù)重要一席。

莊子2.0核心數(shù)據(jù)速覽

? 芯片規(guī)格：78量子比特+137可調(diào)耦合器，6×13方格陣列布局

? 驅動性能：3ns超高頻驅動，支持1000個驅動周期連續(xù)演化

? 保真度：78比特系統(tǒng)演化后，粒子數(shù)占據(jù)保真度≥90%

? 核心突破：首次實現(xiàn)隨機多極驅動預熱化量子模擬超越經(jīng)典張量網(wǎng)絡算法

? 關鍵發(fā)現(xiàn)：觀測可控預熱化平臺，預熱化壽命滿足τ∝(1/T)2n+1冪律關系