2024年12月17日，中国科学技术大学潘建伟院士团队在arXiv平台上发布了我国研制的105个量子比特的超导量子计算机“祖冲之三号”的相关成果。这一重磅消息标志着中国在量子计算领域的研究再次取得突破性进展，成为全球量子计算竞赛中的重要一员。

“祖冲之三号”的问世，不仅在量子比特数量上实现了显著提升，更在性能上超越了谷歌于2024年10月发布的72比特“悬铃木”处理器6个数量级，展现出目前超导量子计算的最强优越性。

量子计算优越性是指量子计算机在特定问题求解上超越经典计算机的能力。2019年，谷歌曾凭借53比特“悬铃木”处理器宣称实现量子优越性，但这一成果在2023年被中国科学家利用更先进的经典算法推翻。2020年，中国科学技术大学构建的“九章”光量子计算原型机首次严格证明了量子计算优越性，随后在2021年，“祖冲之二号”处理器在超导体系中实现了首个被严格证明的量子计算优越性。至此，中国成为全球唯一在两种物理体系中达到这一里程碑的国家。

“祖冲之三号”在多个方面实现了显著的技术突破：

量子比特数量增加：从“祖冲之二号”的66个量子比特提升至105个，计算能力大幅拓展，能够处理更复杂的量子计算任务。

操作保真度提升：单量子比特门保真度从99.7%提升至99.90%，双量子比特门保真度从99.2%提升至99.62%，读取保真度也达到99.18%，为构建复杂量子算法奠定了基础。

相干时间延长：通过优化设计，“祖冲之三号”的弛豫时间（T1）延长至72μs，退相位时间（T_2,CPMG）延长至58μs，显著提升了量子比特的稳定性。

此外，“祖冲之三号”在随机电路采样任务中表现出色，能够在几百秒内完成一百万样本的采集，而目前最强大的经典超级计算机Frontier需要约6.4×10⁹年才能完成相同任务，再次证明了其在量子优越性方面的领先地位。

量子纠错是实现大规模量子计算的核心技术之一。2022年，中国科学家在“祖冲之二号”上首次验证了码距为3的表面码量子纠错方案的可行性。2024年12月，谷歌利用“垂柳”处理器实现了码距为3、5和7的表面码逻辑比特，显著降低了逻辑比特的错误率。中国科学技术大学超导量子团队也在基于“祖冲之三号”开展相关工作，计划在数月内实现码距为7的表面码逻辑比特，并进一步扩展至9和11，为大规模量子比特的集成和操纵铺平道路。

量子计算已成为全球科技竞争的焦点之一。近年来，美国、中国、欧盟等国家和地区纷纷加大在量子计算领域的投入。谷歌的“垂柳”处理器与中国的“祖冲之三号”在性能上旗鼓相当，表明中美在超导量子计算研究方面已处于同一水平线。

然而，量子计算的商业化仍面临诸多挑战，包括量子纠错技术的突破、量子比特的稳定性和可扩展性等。未来，谁能率先解决这些问题，谁就能在量子计算的商业化竞争中占据先机。

“祖冲之三号”的问世，不仅是中国量子计算研究的重要里程碑，更是全球量子计算发展史上的重要节点。它标志着中国在量子计算领域的研究已达到国际顶尖水平，具备了与全球顶尖科研力量一较高下的实力。随着量子纠错技术的不断突破，量子计算的应用前景将更加广阔。从药物发现到气候模拟，从密码破解到优化问题解决，量子计算将为人类社会带来前所未有的变革。未来，中国在量子计算领域的持续创新，必将引领量子计算的新纪元的到来。