近期，全球量子計算領域迎來了兩項重要突破。首先，谷歌公司在知名科學期刊《自然》上發表了關于利用105比特超導量子處理器“垂柳”實現碼距最高為7的表面碼量子糾錯的成果。緊接著，中國科學技術大學潘建偉院士團隊也在arXiv平臺上發布了我國自主研制的105個量子比特超導量子計算機“祖沖之三號”的相關研究成果。
據對比數據顯示，“祖沖之三號”在性能上不僅優于谷歌上一代的“懸鈴木”量子計算機，后者在今年10月的《自然》期刊上報道時采用了72個量子比特，而且其各項性能指標均與谷歌最新發布的“垂柳”達到了同一水平。這一成就標志著我國在量子計算領域取得了重大進展。
“祖沖之三號”的研發工作涉及多家科研單位，包括中國科學技術大學、合肥微尺度物質科學國家研究中心、中國科學院量子信息與量子科技創新研究院上海科學研究中心等九家機構，共有154名科研人員參與了這項研究，凸顯了團隊合作的重要性。論文的共同第一作者包括Dongxin Gao、Daojin Fan和Chen Zha，而論文的通訊作者則是朱曉波教授和潘建偉院士。
“祖沖之三號”相較于其前代“祖沖之二號”，在量子比特數上有了顯著提升，從66個增加到105個，這使其在計算能力上實現了理論上的飛躍，能夠應對更為復雜的量子計算任務，為探索更大規模的量子算法和應用提供了堅實基礎。同時，“祖沖之三號”在保真度方面也取得了進步，單量子比特門保真度從“祖沖之二號”的99.7%提升至99.90%，雙量子比特門保真度則從99.2%提升至99.62%。
“祖沖之三號”量子處理器采用了倒裝芯片技術，由兩個藍寶石芯片組成。其中一個芯片集成了105個量子比特和182個耦合器，另一個芯片則集成了所有的控制線和讀取諧振器。“祖沖之三號”在相干時間方面也有了顯著提高，弛豫時間（T1）延長至72微秒，退相位時間（T_2,CPMG）延長至58微秒。
讀取性能是“祖沖之三號”的另一大亮點。為了提高讀取速度和保真度，研究人員增強了量子比特與讀取諧振器之間的耦合強度，并將其調整到約130 MHz，同時將讀取諧振器的線寬調整到約10 MHz。在每次采樣任務前，研究人員還會執行三輪測量，并應用相應的單量子比特門將量子比特重置為|0?態，以減少熱噪聲對態制備的影響，并縮短每次采樣的時間。經過這些優化，83個量子比特的平均讀取錯誤率被成功抑制到0.82%。
這些技術上的突破，不僅展示了我國在量子計算領域的雄厚實力，也為未來的量子計算研究和應用提供了寶貴的經驗和啟示。
