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量子計算最新突破！“量子+AI”開啟顛覆未來的指數級革命
電子發燒友網報導（文/李彎彎）量子計算是一種基於量子力學原理的新型計算模式，其核心在於利用量子位元的疊加態和糾纏態特性，實現遠超經典電腦的平行計算能力。
何為量子疊加和量子糾纏？量子疊加，即量子位元可同時處於0和1的疊加態，使量子電腦在處理平行問題時具備指數級加速潛力。量子糾纏，即多個量子位元間形成強關聯，即使物理隔離，狀態變化也能瞬時同步，這一特性為高效資訊處理和量子通訊提供了理論基礎。
技術突破：超冷原子中首次實現“超糾纏”態
量子計算的技術突破近年來在多個關鍵領域取得顯著進展，推動該領域從實驗室研究向實際應用邁進。近日，美國加州理工學院團隊在最新一期《科學》雜誌上報告稱，首次在超冷原子體系中實現了“超糾纏”態。這一突破性成果標誌著人類對這些原子的量子特性實現了前所未有的控制，或為量子計算以及旨在探索物理學基本問題的量子模擬開闢新路徑。
該團隊通過雷射建構的“光鑷”技術，成功將中性鍶原子陣列冷卻至接近絕對零度的狀態。利用39束特定波長的雷射光束，對單個原子進行光學操控和冷卻，實現了對原子的精確控制。通過精準檢測和主動糾正溫度稍高的原子，使99%的原子達到“極冷”狀態，這種創新性方法優於現有最先進的雷射冷卻技術。
更關鍵的是，團隊首次將原子的運動狀態也納入量子資訊編碼之中，將過去被視為噪聲的熱運動轉變為資源。將處於極冷狀態的原子激發為類似鐘擺振盪的運動狀態，並進一步將原子的兩個振盪狀態疊加形成量子“疊加態”。
團隊將這些“搖擺”的原子兩兩糾纏，不僅使它們的運動狀態保持同步，還同步了它們的內部電子能級狀態，即實現了“超糾纏”態。在“超糾纏”態中，一對粒子的兩個特性（運動狀態和內部電子能級狀態）相互關聯，這種關聯的穩定性遠超傳統電子態糾纏。
Wave首席執行官艾倫·巴拉茨（Alan Baratz）表示：“今天不僅是D-Wave的重要里程碑，也是整個量子計算行業的關鍵節點，因為我們將第六代量子電腦推向市場。”
2025年5月6日消息，本源量子正式推出支援500+量子位元的中國第四代自主量子計算測控系統本源天機4.0，標誌著中國量子計算產業已具備可複製、可迭代的工程化生產能力，為百位元級量子電腦量產奠定了產業化基礎。量子計算測控系統是量子電腦的神經中樞，承擔著量子晶片精密訊號生成、採集與控制的核心職能。
安徽省量子計算工程研究中心副主任、本源天機研製團隊負責人孔偉成博士介紹，團隊通過完全自主研發的系列底層軟硬體架構，進一步增強了對量子晶片的高效控制與精準讀取，可大幅縮短量子電腦的研發與交付時間。除此之外，本源天機4.0還額外搭載四大核心軟體——量子計算測控系統伺服器端管理軟體Naga&Venus、超導量子位元底層操控服務軟體Monster、全介面量子晶片調控分析應用軟體Visage以及量子電腦作業系統連接軟體Storm。
安徽省量子計算工程研究中心主任、本源量子首席科學家郭國平教授表示：“搭載本源天機3.0的中國第三代自主超導量子電腦本源悟空自上線以來，已為來自全球139個國家和地區的超2600萬人次，完成38萬餘個量子計算任務，深度賦能金融、生物醫藥、流體動力學等領域。當前“本源天機4.0”正支撐著中國下一代自主量子電腦的研發攻關，有望在全球量子科技競爭中全面建構自主可控的“中國方案”。
5月20日，美國量子計算公司D-Wave Quantum Inc.在官網宣佈，其最先進、性能最強的Advantage2量子計算系統正式上市。這是一款強大且節能的退火型量子電腦，具備解決傳統電腦難以應對的複雜計算問題的能力。該系統搭載了D-Wave迄今為止最先進的量子處理器，具備商業級品質，專為最佳化、材料模擬以及人工智慧等現實應用場景而設計。
據D-Wave介紹，Advantage2量子處理器性能較上一代顯著提升，處理器採用Zephy拓撲結構，具有20路量子位元間連接能力，可嵌入更複雜的問題模型。系統能量尺度提升40%，噪聲降低75%，為複雜計算提供更高品質的解決方案。快速退火機制支援大規模相干退火計算，大幅降低熱波動等外界干擾對計算的影響。
量子計算助力人工智慧應用
在應用場景及產業化方面，量子計算雲平台成為主流服務模式。例如，本源司南3.0作業系統實現量子任務批處理與量超協同計算，資源調度效率提升300%；IBM的量子云平台軟體支援量子-經典混合計算，加速量子演算法在金融、物流等領域的應用。
量子計算在金融、醫藥、物流等領域實現規模化商用。例如，富達投資通過量子演算法最佳化資產配置，年化收益提升18%；輝瑞使用量子模擬加速新冠藥物研發周期，節省30%研發費用；順豐與本源量子合作，將路徑規劃效率提升30倍，配送成本降低25%。
“量子+AI”融合應用是目前一個創新方向。在上周舉行的深圳國際人工智慧展上，電子發燒友注意到一家公司——量旋科技，這是一家致力於量子計算產業化的一站式解決方案服務商。展會上，量旋科技攜三款量子計算硬體產品重磅亮相。
量旋雙子座Lab，一款全端式的量子計算實驗平台。基於核磁共振量子計算原理，搭載先進的射頻技術和小型化的量子系統，尤其適用於教室環境運行的真實量子計算實驗，適合作為高等院校本科生及研究生的實驗教學裝置和科研平台。
量旋雙子座Mini2，位元可攜式核磁量子電腦。可為量子計算教學和演示提供了一整套完整的解決方案；內建觸控式螢幕和控制作業系統，並配備完整的量子計算教學課程，同時支援教師講授和學生自學；有利於不同知識背景的受眾快速掌握量子計算基礎知識與演算法設計。
超導量子晶片——少微，採用1維鏈或2維鏈拓撲結構設計，在20mK溫區環境工作，具有高 Qi 值、長位元壽命、高穩定性等特點，意味著量子位元能夠在更長的時間裡保持其量子態，得以進行更多的計算操作，提高量子計算的可靠性和精準性。
量旋科技在“量子+AI”的雙向賦能上，有落地的產品和方案。比如現場展出的多模態互動體驗“AI量子教學助手”，借助 AI 技術與量子硬體的有機結合，降低量子教育的門檻，建構“理論 - 模擬 - 實驗”的閉環教學體系，讓學生在理解量子理論知識的基礎上，通過模擬實驗進行實踐操作，最終在真實的量子實驗環境中驗證所學，提升學習效果。
量旋科技也帶來了量子計算助力人工智慧的應用案例——與自動駕駛領域先鋒元戎啟行聯合開發的量子計算解決方案。量旋科技表示，量子計算可以賦能自動駕駛在複雜任務和海量資料處理上提高效率。比如在環境感知中，量子計算憑藉量子位元特性，能快速處理高維感測器資料，在複雜場景下精準識別目標；路徑規劃時，量子演算法可高效搜尋最優路徑，即時應對路況變化進行路線調整，而經典計算在處理這類任務時速度較慢。
此外，在決策系統方面，量子計算能快速綜合多因素做出精準決策，加速深度強化學習演算法訓練；資料安全領域，量子加密通訊保障車與外界通訊安全，結合技術實現資料隱私保護下的共享協作，對於以上這些複雜任務的處理，量子計算更有優勢。
據該公司介紹，其方案採用的最佳化方法是人工智慧模型訓練的基礎，基於梯度的梯度下降演算法是一種被廣泛採用的最佳化方法。公司的研究人員提出了一種新的基於量子的梯度計算方法，利用量子計算的糾纏和疊加的特性，只需要一次計算就可以得到多元函數的數值梯度結果，為參數最佳化問題提供了高效的解決方案，相比較於經典演算法具有指數級加速。
寫在最後
量子計算的發展現狀呈現技術突破與商業化加速平行、多技術路線競爭、應用場景逐步落地等特徵，但同時也面臨硬體穩定性、量子糾錯等核心挑戰。當前行業正通過硬體創新、演算法最佳化和生態建設逐步突破瓶頸，但距離實用化仍需5-10年甚至更長時間。未來，量子計算將與經典計算長期共存，在特定領域形成互補優勢。 (電子發燒友網)