量子计算在硬件提升上取得了重大突破,这意味着它更接近商用阶段了。最近《自然》杂志报道了一项研究,美国普林斯顿大学的科学家通过改变量子比特的材料结构,把相干时间提升到了1毫秒以上。相干时间就是指量子比特保持在“0”和“1”叠加态的时间,它直接决定了量子处理器能够执行多少次可靠的操作。为了延长这个时间,科学家们对传统的“铝电路-蓝宝石基底”体系进行了重构,改用高纯度硅基底和金属钽构造电路。他们在硅上成功生长了近乎完美的钽薄膜,使新型钽-硅量子比特的相干时间突破了1毫秒大关。这让每个量子比特在失效前能执行更多有效运算。普林斯顿大学的这项研究成果也与全球其他科研机构在量子计算领域的进步相互呼应。中国科学技术大学潘建伟院士团队近期发布的超导量子计算原型机“祖冲之三号”,物理量子比特数量已经突破了百位大关。同时,在量子纠错领域也取得了重要进展。科学家们通过编码和主动纠错操作来构造更稳定的逻辑比特。普林斯顿大学和中国科学技术大学在量子计算硬件性能提升上的突破给这个领域带来了希望。这些研究成果为商用进程迈出了坚实一步。不过,通用容错量子计算还有很长的路要走,预计还需要十年以上的时间才能实现最终目标。在这个过程中,可能会出现“量子-经典混合”的异构计算模式来解决一些特定复杂问题。未来,量子计算需要物理、计算机科学、数学以及各行业的深度融合来培育软件生态和探索应用。这样才能让它成为经济社会发展的强大动力。