
2024年12月9日,谷歌發布了「Willow」(垂楊柳)量子晶元,震驚了整個中文互聯網;一周後——12月17日,央視新聞報道了「祖沖之三號」量子計算機,105個量子比特,與谷歌「Willow」不相上下。谷歌「Willow」現在怎麼樣了我們不得而知,但我國的「祖沖之三號」卻已經投入商用。

2025年11月14日,中國電信量子研究院發布消息,搭載「祖沖之三號」同款晶元的超導量子計算機「天衍-287」完成搭建。其擁有105個數據比特和182個耦合比特,由中電信量子集團與科大國盾量子技術股份有限公司聯合團隊搭建和調測完成。「祖沖之三號」,在中國電信完成了落地。
其實在「天衍-287」之前,中電信2024年底已經發布了「天衍-504」。截至目前,「天衍」量子計算雲平台現訪問量已突破3700萬,覆蓋海內外60多個國家的用戶,實驗任務數超過270萬。而這次加入的「天衍-287」,更是超導量子計算領域的頂尖成果,具備「量子計算優越性」能力,處理特定問題的速度比目前最快的超級計算機快4.5億倍。
在超導量子計算上,中美之間的競爭非常激烈。率先在超導量子計算上實現「量子優越性」的,是谷歌的「懸鈴木」。但中科院一個叫潘峰的博士,在導師張潘帶領下,提出了一套張量網路演算法,讓經典計算機處理隨機採樣任務比谷歌「懸鈴木」還快好幾倍,以此取消了谷歌宣稱的量子霸權。之後我國的「祖沖之二號」,在超導量子優越性上,取代「懸鈴木」成為了第一。至此我國也成為,世界唯一一個在兩種物理體系(超導量子+光量子),都達成「量子優越性」的國家!
超導量子計算機的基礎器件是約瑟夫森結,它的結構是兩層超導體夾著一層絕緣體,結構有點兒像三極體。三極體是兩層P型半導體,夾著一層N型半導體;或兩層N型半導體,夾著一層P型半導體。兩者都是三明治結構,但原理上不同,我這樣說只是方便你們記憶。
約瑟夫森結電路擁有類似天然原子的能級系統,被稱為「人工原子」,到這裡跟量子計算就聯繫起來了。量子計算一般來說,就是利用各種粒子的量子特性,而超導量子路線用的可以認為是「人工原子」。
超導量子計算機因為要維持低溫,所以需要放在製冷劑裡面,這也是中電信的「天衍-287」,外形為什麼像一個桶的原因,桶裡面可能就是低溫冷卻劑。至於為啥要掛起來,而不直接放在地上,我估計有兩個原因:一是空氣本身,是很好的絕熱體,所以掛起來比放在地上更利於維持低溫;其次直接放地上,容易受振動影響,掛起來後可以做減震措施。
量子計算看起來很遠,但實際上已經進入了傳統計算機的「巨型機時代」。雖然還沒有變成「PC」飛入尋常百姓家,但已經在大企業的後台,默默地發揮著作用,影響著我們的生活。而量子計算機的「PC」時代,可能還要在低溫、體積等問題解決後,才能到來。