你可能很难相信，量子计算发展了四十年，目前仍然处于初期水平，然而量子计算，量子通信又是人类最为看中的，可能改变人类发展命运的前沿科技。

今年是不是量子元年不敢说，但全球多个国家或地区相继宣布，在量子计算领域获得重大突破，并争相在权威性杂志或学术期刊上刊文。这些突破谁会是王炸中的王炸，它们又将会给量子计算带来怎样重要的价值？

英国牛津的消息有点让人吃惊

在历史上，英国人的创造力总是给人惊喜。今年7月11日，英国牛津大学衍生公司Oxford Ionics宣布，已制造出高性能量子芯片，并将在三年内推出首台无需纠错的256量子比特计算机。与去年IBM通过复杂算法的11个逻辑量子位相比，这无疑是一次巨大的飞越。

Oxford Ionics通过使用电子而非激光来操控离子阱量子比特，解决了激光操控带来的复杂性和扩展难题。他们将所有控制组件集成在一个硅片上，使得量子比特的操作保真度达到了前所未有的水平，单量子比特操作保真度高达99.9992%，双量子比特门操作达99.97%，并能利用现有半导体生产线进行大规模生产。

微软让12个逻辑量子位高保真

与英国牛津大学雄心勃勃的计划不同的是，美国微软与Quantinuum合作，明确已经成功纠缠了12个逻辑量子位，创下最高计算保真度记录。量子位虽具强大并行计算能力，但极其脆弱易受干扰。为解决这一问题，科学家们发明了逻辑量子位，通过多量子位协作纠错来提高稳定性。

微软和Quantinuum采用虚拟化技术和四维超立方体结构，使逻辑量子位的错误率大幅降低。四维超立方体结构通过组织16个物理量子位来保护4个逻辑量子位，实现了高效错误检测与修正。

印度也来了一次突破

虽然与英国要推出的量子计算机相比差点意思，但印度未来5年的扩展也体现了印度在量子计算研究领域占有一席之地。

印度塔塔研究院宣布，即将推出该国首台24量子比特超导量子计算机，目标是在未来五年内扩展至100量子比特。尽管目前这台计算机功能有限，但它是向更大规模量子计算迈出的关键一步。

我国台湾清华大学斩获最小量子计算机

我国台湾清华大学物理系教授褚志崧带领的团队，成功研发出全球最小的光量子计算机，该成果已发表在9月3日的《应用物理评论》杂志上。这台计算机使用单个光子在32个时间维度中编码信息，实现了紧凑型光量子计算的新突破。

相比其它量子计算机，光量子计算机利用光子进行计算，可在室温下稳定工作，并能长距离传输信息。然而，其主要挑战在于提高单光子处理效率，以应对更大规模的计算任务。

中国量子计算、量子网络实时通信双双突破

新加坡南洋理工大学的一项研究可能让光量子计算机成为主流，相关成果已发表在《自然-光子学》杂志上。高伟波教授团队开发了一种新方法，使用超薄材料产生纠缠光子对，无需庞大光学设备，这可能使光量子计算机的关键部件体积缩小千倍，并能够在室温下工作。

目前，超导量子计算机和离子阱量子计算机是主流技术，分别由IBM、谷歌、微软、Quantinuum和IonQ引领。但这些技术依赖于低温环境，限制了其便携性和大规模应用。相比之下，中国在光量子计算机领域处于领先地位。

光量子计算机的优势在于室温操作和长距离信息传输，适合量子保密通信和量子网络。然而，光子之间的弱相互作用使得量子门操作复杂，影响了其在通用计算中的应用。若能解决生成纠缠光子对的效率问题，并实现稳定操作和量子纠错，光量子计算机或将大幅提升其竞争力，有望成为量子计算领域的关键技术之一。

近日，中国首条超导量子计算机制造链正在升级。安徽省量子计算工程研究中心与量子计算芯片安徽省重点实验室已成功研发并运行了72比特的“悟空芯”，并在“本源悟空”平台上稳定运作超过9个月。目前，团队正扩大生产线，目标是开发出更多比特、性能更优的新一代超导量子计算芯片。

同时，组装区域也在扩建，将组装能力从5台提升至至少8台超导量子计算机。今年1月，“本源悟空”上线以来，已处理来自133个国家和地区超过27万个量子计算任务，实现了大规模、长期的开放服务。

中国科研团队在量子卫星技术上也取得突破，成功将量子卫星重量缩减至23公斤，并实现与便携式地面站的实时安全通信，研究详情已发布在预印服务器ArXiv上。

传统加密手段因计算机技术进步面临风险，而量子卫星利用量子密钥分发（QKD）技术，确保通信在传输过程中不受窃听，增强了安全性。量子卫星并非直接传送信息，而是通过量子技术分发密钥，保证数据传输安全。

此前，中国发射的墨子号量子卫星实现了千公里级别的量子密钥分发。在此基础上，开发了微型量子卫星“济南一号”，并配套轻量化便携地面设备，成功实现量子密钥与数据的并行传输，为全球量子网络建设迈出重要一步。

量子卫星通信依赖精确对准，不同于星链卫星的多用户通信模式，量子卫星主要用于点对点安全通信。科研人员正致力于进一步小型化量子通信设备，并探索全天候通信方案，以及量子中继器技术，以拓展量子密钥分发的距离，为构建全球量子互联网奠定基础。

结语

量子计算和量子通信，是我国乃至全世界都极其看重的科研领域，它的成功商用，可能颠覆整个计算、通信领域的游戏规则，我国在此方面的研究和应用处于世界领先水平，这是毋庸置疑的。

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