“中美同日宣布在量子芯片取得重大突破，但方法和所獲評價截然不同”

藤原弘盛 2025-02-22 最新資訊 5 次瀏覽 0個評論

【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】“全球爭奪量子霸權的競賽愈演愈烈，中美兩國的研究團隊在本周出版的權威同行評議期刊《自然》上各自宣布了重大研究成果?！?

香港《南華早報》2月21日報道指出，當北京大學和山西大學的研究人員宣布在光量子芯片上實現(xiàn)了全球首個大規(guī)模量子糾纏簇態(tài)之時，微軟的一個研究團隊則聲稱已創(chuàng)建了拓撲量子比特，這通常被視為該技術發(fā)展的“圣杯”（holy grail）。

報道形容，作為當今這場“芯片戰(zhàn)”的兩大陣營，中美雙方在同一天宣布取得了科研突破和質的飛躍。更加值得注意的是，兩大研究團隊在論文中所揭示實現(xiàn)穩(wěn)定且無錯誤的量子比特（qubits）的方法和路徑，則是完全截然不同。

不僅如此，在兩方論文同時發(fā)表后，所得到的評價也不相同。中方研究團隊通過扎實的實驗驗證，填補了光量子芯片關鍵技術的空白，《自然》雜志的審稿人高度評價稱，這是“可擴展量子信息領域的一個重要里程碑”。

而反觀微軟的研究，一些專家確實肯定了其研究成果的開創(chuàng)性，但也有審稿人持有懷疑和爭論，認為該團隊公布的研究內容“操之過急”，論文“用詞誤導且含糊不清”，各方面看上去都“相當草率”。一些權威機構還指出其中說法缺乏證據(jù)論證，而即便是微軟研究人員自己也承認，需要進一步實驗才能找到相關確鑿證據(jù)。

2月18日，北京大學博士研究生、論文第一作者賈新宇展示集成光量子芯片（受訪者供圖）。新華社發(fā)

中方攻克難關，取得“重要里程碑”

2月20日，北京大學物理學院現(xiàn)代光學研究所王劍威教授和龔旗煌教授課題組與山西大學蘇曉龍教授課題組合作，在《自然》上發(fā)表突破性研究成果——中國科研團隊成功實現(xiàn)全球首例基于集成光量子芯片的“連續(xù)變量”量子糾纏簇態(tài)。相關專家表示，該成果填補了采用連續(xù)變量編碼方式的光量子芯片關鍵技術空白，也為光量子芯片的大規(guī)模擴展及其在量子計算、量子網(wǎng)絡等領域的應用奠定重要基礎。

集成光量子芯片是一種能在微納尺度上編碼、處理、傳輸和存儲光量子信息的先進平臺。如何在光量子芯片上實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏是國際量子研究難題。量子糾纏簇態(tài)作為一種典型的多比特量子糾纏態(tài)，是量子信息科學的核心資源，然而其確定性、大規(guī)模制備面臨巨大實驗困難，尤其連續(xù)變量簇態(tài)的光量子芯片的制備和驗證技術在國際上仍屬空白。

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經(jīng)多年攻關，中方研究團隊成功攻克關鍵技術瓶頸，創(chuàng)新性發(fā)展了連續(xù)變量光量子芯片調控、多色相干泵浦與探測技術，實現(xiàn)了確定性、可重構的糾纏簇態(tài)制備，并對簇態(tài)糾纏結構進行實驗驗證。

《南華早報》指出，中方研究利用光來生成和控制一個相互連接的量子態(tài)網(wǎng)絡，這表明在微小芯片上構建量子網(wǎng)絡的潛力——這是邁向基于量子技術的互聯(lián)網(wǎng)的關鍵一步，在這種互聯(lián)網(wǎng)中，信息可以安全、高效地共享。

“這是我國科學家在集成光量子芯片技術領域取得的新突破?！饼徠旎捅硎荆@一原創(chuàng)成果為大規(guī)模量子糾纏態(tài)的制備與操控提供了全新的技術路徑，對推動量子計算、量子網(wǎng)絡和量子模擬等領域的實用化發(fā)展具有重要意義。

此前，包括美國、歐洲和日本都曾嘗試過類似的實驗，而一位《自然》雜志審稿人如今則評價：“這項工作首次在光量子芯片上實現(xiàn)多比特的連續(xù)變量量子糾纏，是可擴展光量子信息處理的一個重要里程碑?！?

基于集成頻率梳微腔的連續(xù)變量糾纏簇態(tài)制備、調控與探測原理與方案圖北京大學物理學院現(xiàn)代光學研究所

微軟高調宣布，學界：操之過急、草率

與此同時，微軟研究團隊也在《自然》上發(fā)表了論文，宣布其新研發(fā)一款名為“馬約拉納1號”（Majorana 1）的芯片是“量子計算領域的一項突破”。

據(jù)介紹，這種芯片采用所謂的“拓撲超導體”——一種既非固體、也非液體或氣體的材料，制取可以按比例擴展為高性能量子計算機的構造模塊。

微軟公司在其網(wǎng)站的一篇博客文章中寫道，這項技術正朝著“利用數(shù)百萬個潛在量子比特協(xié)同工作，在單個芯片上解決從發(fā)現(xiàn)新藥物到革命性材料等一切無法解決之問題”的目標邁進。也就是說，微軟方面稱，可以將其開發(fā)的這種芯片按比例擴展，從而使之包含100萬個量子比特，但并未說明這項工作需要多長時間。

不過，微軟的說法在科學界也引發(fā)了懷疑和爭論，一些人認為，該研究團隊過早地公布了研究成果，有些操之過急。

一位審稿人批評這篇論文“用詞誤導且含糊不清”，將理論預測、器件設計和實驗結果“以一種相當草率的方式”混合在了一起。當然，也有不同意見的審稿人寫道：“我不同意審稿人的觀點，認為這不是堅實的成果。我仍然覺得，能做到這一點真是太令人驚訝了。”

缺證據(jù)、存缺陷，微軟已遭受重大打擊

《南華早報》介紹，量子比特以其對熱量和噪聲的極度敏感性而聞名，這使得它們不穩(wěn)定且容易出錯。為此，世界各地的研究團隊正在采取各種方法來解決這個問題，以使量子計算成為可能。

由于采用了編織設計，拓撲量子比特預計會比傳統(tǒng)量子比特更穩(wěn)定、更準確，從而使量子計算機能夠處理遠超當前機器能力的高度復雜性問題。