本源量子 PSE-CZ 破解超导「速度-保真度」矛盾:30 纳秒极短门长逼近硬件退相干极限

量子门的运行速度与保真度,是量子计算里一对天然的矛盾——跑得快,波形容易失真;想精准,就得把脉冲拉长。本源量子计算科技(合肥)股份有限公司与中国科学技术大学联合研究团队 8 月 17 日在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表的「参数空间扩展受控相位门(PSE-CZ)」方案,把这件事解开了。

实验验证工作在我国自主超导量子计算机「本源悟空」上完成。在不延长脉冲时长的前提下,这个方案新增可调参数,同步修正泄漏、相位两类核心误差,实现高速与高精度双向优化。团队以 20 组两比特量子门开展实测,30 至 40 纳秒极短门长下,该方案性能显著优于传统方案,误差控制逼近硬件退相干极限。

量子门的「快与准」到底卡在哪

量子门是量子计算的基础运算单元,相当于经典计算里的「晶体管开关」。超导量子比特靠微波脉冲驱动比特翻转,但脉冲越短,波形越容易「切不干净」——会出现不该有的能级泄漏(比特跳到不该去的状态)和相位误差(该转的角度没转对)。传统解法是延长脉冲时间,把波形磨平,但这会拖慢整体运算效率,反过来影响可执行的算法深度。

本源团队的解法是「参数空间扩展」:不延长脉冲时长,但在脉冲波形设计上新增可调参数,让波形既短又准。这听起来是细节调整,实际上是硬件层「对量子力学妥协方式」的再设计。

可迁移性才是真正的新闻

这个方案最大的价值不在「超导量子比特跑得更快」,而在它的可迁移性。本源团队明确指出,这一技术不仅适配超导量子体系,还可迁移至离子阱、固态自旋等多条技术路线,具备广阔专利转化与产业落地空间。

换句话说,这是给整个量子计算行业提供了一个「门级优化」的标准思路,而不是某个硬件路线的专属技巧。对比 8 月 17 日同日广达电脑与 Quantinuum 合作解决「量子工程化制造墙」的故事,本源的 PSE-CZ 走的是「底层门精度的中国路径」。

本源悟空的真实产业账

截至公开发布时,本源量子自主研发的「本源悟空」系列超导量子计算机已面向全球 192 个国家和地区提供稳定量子计算服务,累计远程访问量超 5200 万人次,完成运算任务超 100 万个。这不是停留在论文里的成果,而是真有人远程用过、跑过任务的工业级平台。

更值得关注的是,「本源悟空」目前已搭载 72 个计算量子比特。在 30 至 40 纳秒极短门长下误差控制逼近硬件退相干极限,意味着比特数继续往 100+ 推进时,量子纠错的码距可以保持紧凑,整机可用算力会随之指数级增长。

此外,本源量子同步发布的「本源司南」量子计算机操作系统,是全球首个开放线上下载渠道的量子操作系统,扮演着「中国管家」角色,负责量子资源调度、任务协同、软硬件适配。

它改变了什么

量子计算的竞争主轴,正在从「比特数比拼」切换到「门精度 + 工程化能力」双线竞争。PSE-CZ 的可迁移性,让中国在量子门精度的底层专利上拿到了真正可产业化的筹码。

接下来 12 个月,看三个验证点:第一,本源悟空下一代 100+ 比特机型是否引入 PSE-CZ 并公开量子体积数据;第二,国盾量子、本源量子、图灵量子是否会跟进类似的「参数空间扩展」门方案;第三,《物理评论快报》审稿意见是否触发国际同行(包括 IBM、Google、Quantinuum)的门方案跟进。

专利布局已经在路上。这是中国量子底层核心专利储备的又一次补位,也是「测得准 + 造得好」主线在量子赛道的最新注脚。