量子计算机突破“100量子比特壁垒”……向谷歌和国际商业机器公司发起挑战[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 18 Jun.2026 00:00(KST)

Quantinuum公开98量子比特离子阱处理器
“在保持精度的同时扩大规模” 量子竞争进入新局面

量子计算机行业再次迈过一个重要里程碑。此前一直以高精度为优势、但在扩大规模方面面临困难的离子阱路线，首次推出接近100量子比特的系统，正式向由谷歌和国际商业机器公司主导的超导量子计算机阵营发起挑战。

国际学术期刊《自然》18日刊登了美国量子计算企业 Quantinuum 开发的98量子比特离子阱量子处理器“Helios”的研究成果。

为帮助理解报道的资料图片。去年6月，在首尔瑞草区aT中心举行的“Quantum Korea 2025”上，韩国标准科学研究院展位内，参观者正在观看基于超导的50量子比特量子计算机模型。韩联社供图

Helios 是一台采用离子阱方案的量子计算机，通过将带电的钡离子（Ba+）束缚在电磁场中并作为量子比特使用。研究团队引入可旋转的离子存储环和量子电荷耦合器件结构，实现了所有量子比特彼此直接相连的“全互连”连接性。

此次研究最大的意义在于，在保持精度的同时大幅扩大了规模。

量子计算机研发竞争大体围绕两大主轴展开：一是扩大量子比特数量，二是降低错误率。超导路线一直在快速提升量子比特数量方面展现优势，但错误率相对较高；离子阱路线则在维持高精度方面占优，但实现大规模扩展并不容易。

基础科学研究院离子阱量子科学研究团团长 Kim Gihwan 评价称：“离子阱阵营一直在追求尽可能保持精度的同时扩大规模。此次研究表明，过去长期停留在相对较小规模的离子阱方案，如今也能够实现接近100个量子比特。”

研究团队表示，在利用 Helios 进行的基准测试实验中，双量子比特门的平均保真度达到99.921%。

尤其是，团队主张通过随机电路采样实验，更具说服力地证明了量子优势。

量子优势是指，在特定问题上，量子计算机表现出优于传统超级计算机的性能状态。

为帮助理解报道的资料图片。富士通量子计算机。阿视亚经济DB供图

谷歌曾于2019年利用超导量子计算机宣布实现全球首个量子优势，但部分研究人员提出经典计算机仍可能通过迂回计算完成相关任务，因此争议持续不断。

Kim 团长称：“谷歌早期实验的成功概率约为0.1%，而此次研究实现了约5%的成功概率。这更加有说服力地表明，量子系统在特定问题上能够超越经典计算机。”

成均馆大学物理学系教授 Han Jeonghun 评价称：“此前，100量子比特规模事实上一直被视为超导路线的领域，而此次研究表明，基于离子的系统也能实现同等规模的量子电路。”

专家指出，此次成果虽是有意义的进展，但距离商业化仍有许多难关需要跨越。

离子阱方案需要经历移动量子比特和冷却的过程，因此运算速度相对较慢。超导方案以微秒单位进行运算，而离子阱则需要毫秒级时间。

成均馆大学半导体融合工学系教授 Kwon Seokjun 解释称：“此次研究展示了离子阱方案的扩展可能性，但若要迈向大规模纠错和商业化水平，运算速度以及模块之间的光连接问题仍然存在。”

用于帮助理解报道的资料图片。量子计算机模型。韩联社供图

不过，外界认为，这也为韩国带来了不少启示。

专家建议，与其像美国和中国那样正面投入量子计算机硬件竞争，不如围绕韩国具备优势的半导体制造、控制芯片和光集成技术等领域，先行 확보供应链竞争力。

Kwon 教授称：“离子阱芯片是基于半导体工艺制造的。韩国完全有能力在半导体制造、控制电子技术以及量子—人工智能混合基础设施领域 확보竞争力。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。