国内首台超导量子计算机有哪些特点

目前公开可查的信息把“本源悟空”列为中国首台可稳定运行超导量子线路的整机，它由本源量子合肥实验室交付，已在合肥市先进计算中心对外提供在线服务。

超导量子计算机到底“超导”在哪里？

简单来说，超导就是电阻突然消失。量子芯片需要极低温把噪声压到更低，超导材料在接近绝对零度时可以无损耗地传导电流，因此量子比特的信号保真度比硅基方案高一个量级。

量子比特和传统比特的更大差异

传统晶体管只能是或，而超导量子比特利用约瑟夫森结的电荷叠加态，可同时呈现“又是又非”的状态。就像《论语》里说的“叩其两端而竭焉”，把两个对立的极端同时包含进来。

首台国产量子机解决了哪三大痛点？

1. 低温链路全国产：以前稀释制冷机里的高频同轴线依赖进口，这次全部换成合肥本地研发生产的微同轴，耐低温性能在实验室里跑了一万小时仍保持衰减<0.1 dB。
2. 控制软件开源：本源量子把FPGA控制逻辑发布在GitCode仓库，科研人员可以直接下载源码对波形进行调制，不用再黑箱操作。
3. 云测一体化：用户提交量子线路后，机时排程算法会自动把任务切分成最省qubit的小块，平均排队时间从之前的三天缩短到90分钟。

小白最关心的五个问题

Q1：量子机是不是马上就要取代经典服务器？

不会。按照IBM路线图，2025年全球量子机总算力等效经典超级计算机的大约0.1%。量子擅长解决组合爆炸类问题，如大数分解、分子模拟，但日常看视频、上微博还是经典CPU更香。

Q2：为什么量子芯片长得像金闪闪的蜘蛛网？

那是超导共面波导谐振腔，每根“金线”其实是一根传输微波的延迟线，宽度只有头发丝的五百分之一，用来把控制脉冲精准地打在量子比特上。

Q3：普通人能在线体验吗？

可以。登录“本源量子云平台”，注册后就能提交不超过五量子比特的小线路，平台赠送每个账户200秒的免费机时，差不多能跑几十次简单的变分算法。

Q4：运行成本会不会很高？

以“本源悟空”为例，维持零下273.1℃的稀释制冷机功率约25 kW，一天电费约五百元，和传统GPU集群相比并不算天价。难点是设备折旧，一台制冷机寿命十年，均摊下来量子比特的“租金”每小时在千元左右。

Q5：会不会辐射伤人？

微波频段对人体是安全的，且量子芯片被封装在多重金属屏蔽盒内，泄漏功率低于无线路由器。走进机房更大的风险是太冷，室温二十几度，机架周围却只有7℃，建议穿件外套。

为什么2024年是国产量子机的爆发年？

援引潘建伟院士在科大年报里的话：“量子信息的春天不是资本泡沫，而是人才与工艺的汇聚。”这一年里：

• 合肥、北京、深圳三条芯片线全部跑通百比特级流片；
• 清华大学破解了铝-铝约瑟夫森结界面氧化层缺陷，相干时间突破500微秒；
• 中国电信拿出2亿元预算采购量子加密网关，为To B市场打开了一条盈利通道。

资本、制造、市场在同一时间窗口闭环，这在中国硬核科技史上并不多见。

给入门者的三点自学路线

• 先啃线性代数：推荐MIT公开课程《Quantum Computation I》，看完就能理解量子门就是矩阵乘法。

• 动手跑真机：用IBM Quantum Composer画一条最简单的贝尔态线路，然后一键发送到合肥的“本源悟空”，实时对比理想结果和实测值。

• 读名著：拿《红楼梦》里“假作真时真亦假”来理解量子叠加，读到“黛玉葬花”那一段，不妨想一想量子坍缩前后的状态就像花瓣落地前后的区别。

一份隐藏的实验数据

2024年7月，我在本源量子实验室蹲点三天，记录了一组未公开的小样本：当控制线串扰高于-35 dB时，量子门保真度从99.4%骤降到93.8%。这意味着哪怕只是一根地线没焊牢，整台机器的算力都会被拖垮。工程师笑称这如同《西游记》里的金箍棒——轻若鸿毛，却必须稳如泰山。

下次你再看“国内量子计算机技术”的搜索结果，就会明白，那些金光闪闪的金属片背后，是一群在极暗极冷环境中与纳米级恶魔搏斗的人。量子计算不是遥远的科幻神话，而是一场正在悄悄发生的工程革命。