量子计算机的现状与发展
王正安1,时运豪2,3,4,5,范桁1,2,5（1.北京量子信息科学研究院，北京容错量子计算重点实验室；2.中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家研究中心；3.中国科学院大学物理科学学院；4.合肥国家实验室；5.松山湖材料实验室）
摘要：量子计算是一场信息和计算领域的深刻变革，有望重塑未来的计算范式。文章追溯了量子计算从理论奠基与思想萌芽、算法突破、实验探索与硬件起步到当前“含噪声的中等规模量子”时代的4 个发展阶段，系统阐述了量子比特、量子叠加和量子纠缠等核心物理原理。详细梳理并比较了超导、离子阱、光量子及中性原子的主要硬件研发技术路线，分析了其在规模、质量和连接性上的不同权衡。在此基础上，深入探讨了量子计算面临的三大核心挑战：对抗环境噪声与退相干、实现高开销的量子纠错及解决系统扩展的工程瓶颈。进一步聚焦产业化进程，剖析了量子计算云平台的发展模式，并重点论述了从松耦合到“量超融合”的量子-经典混合计算架构，认为这是通往实用性量子优势的关键路径。立足全球趋势与我国国情，提出了以容错为长远目标、软硬件生态协同发展、加速量超融合落地等发展建议，以期为我国在该领域的战略规划提供参考。
关键词：量子计算；量子调控；量子云计算；量子-经典混合；量超融合
目录介绍
1 量子计算发展历史与基础原理
1.1 量子计算发展史
1.2 量子计算的基础原理
1.2.1 量子比特：新型信息载体
1.2.2 量子叠加：指数级状态空间
1.2.3 量子纠缠：幽灵般的超距作用
1.2.4 量子测量：量子态的塌缩
1.3 量子计算的优势
2 量子计算机的主要技术路线
2.1 超导系统
2.2 离子阱系统
2.3 光量子系统
2.4 中性原子系统
2.5 其他系统
2.6 各技术路线对比分析
3 量子计算面临的主要挑战
3.1 对抗噪声与退相干
3.2 量子纠错与容错量子计算
3.3 可扩展性困境
4 量子计算的产业化与未来
4.1 量子计算云平台与软件生态
4.2 量子与经典计算的融合
4.2.1 量子-经典混合系统的分类
（1） 松耦合型
（2） 会话型，
（3） 紧耦合型
（4） 量超融合
4.2.2 全球主要进展
5 量子计算发展建议与重点任务
5.1 发展建议
1） 以容错量子计算为目标，多种技术路线并进
2） 软硬件协同发展，打造开放包容生态
3） 以实际应用为牵引，推进量算与超算融合
4） 前瞻布局量子人工智能，开辟应用新赛道
5.2 重点任务
1） 攻克核心硬件与纠错技术瓶颈
2） 构建开放兼容的量子软件生态
3） 加速量超融合架构的落地与示范应用
4） 推动“杀手级”量子算法与应用的研究
6 结束语
©软件著作权归作者所有。本站所有文件均来源于网络，仅供学习使用，请支持正版！
转载请注明出处！
发表评论 取消回复