常温常压 600 瓦:三颗比特在客户机房里跑完了格罗弗搜索

一台商用量子计算机放在客户的厂房里,不抽真空,不接制冷机,通电约 600 瓦,在平均 23.1 摄氏度的空气里跑完了三比特格罗弗搜索。一个标记态,成功率 77.3%;同样的问题,经典方法的上限是 37.5%。这是室温量子计算机上第一次跑通这个规模的完整算法,成绩单贴出来的时候,超导阵营最好的同类结果也只比它高不到一个…

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  1. 💎 计算发生在原子的核里
  2. 📊 成绩单与对照组
  3. 🧊 冷的一面也要说清楚

一台商用量子计算机放在客户的厂房里,不抽真空,不接制冷机,通电约 600 瓦,在平均 23.1 摄氏度的空气里跑完了三比特格罗弗搜索。一个标记态,成功率 77.3%;同样的问题,经典方法的上限是 37.5%。这是室温量子计算机上第一次跑通这个规模的完整算法,成绩单贴出来的时候,超导阵营最好的同类结果也只比它高不到一个百分点,而那边要冷到 15 毫开尔文。

💎 计算发生在原子的核里

这台机器来自莱比锡的 SAXON Q,合作方是德累斯顿的 Fraunhofer IWU,论文 10 月 14 日放出。硬件是氮空位色心金刚石,但算数的不是那颗出名的电子自旋:三个计算比特全是核自旋,氮-14 的原子核,加上旁边两颗碳-13 的原子核。碳晶格把这几颗核自旋裹得很严,相干时间测到 1.4 到 4.3 毫秒,约为 NV 电子自旋的一千倍。电子自旋在这套架构里退居二线,只当光学读写接口,负责初始化、纠缠和读出。

注解:格罗弗算法为什么常被拿来做体检?它要跑完整的门序列:叠加、oracle、扩散、再迭代、最后读出,不是单测某一项指标。能端到端跑完,说明整条栈都在工作。它也是量子搜索的标准样板,理论上比经典暴力搜索快一个平方级。

📊 成绩单与对照组

  • 一个标记态:77.3 加减 3.4 个百分点,经典上限 37.5%。
  • 两个标记态:87.0 加减 4.2 个百分点,经典上限 46.4%。
  • 已发表的室温结果里它最高;唯一比它高的 89.4% 来自硅自旋比特处理器,代价是 15 毫开尔文加读出后选择。
  • 同类算法上,超导处理器报过 49.2% 到 78.0%,离子阱报过 43.7% 到 69.0%。
  • 门指标:单比特 Clifford 保真度平均 99.90%,最高 99.98%;三比特门所在的双比特子空间保真度平均 95.7%,两个数都走随机化基准那一套测法。
对照锚点很好算:这台机器 296.3 开尔文,约 600 瓦,敞开空气;稀释制冷机路线要 20 毫开尔文以下,25 千瓦以上,还得配厂房级的冷水系统。公司口径说两边差了约一万五千倍温度。Fraunhofer 那边看重的是另一头:机器就在他们机房里,测量方法他们自己盯着,该机构数字生产孪生部门负责人的原话是,在自家现场看到这个水平的表现,他们对接工业优化与机器人的活心里有底了。

平台同算法成功率运行条件
SAXON Q 金刚石77.3% 单标记 / 87.0% 双标记296.3 K 约 600 W 常压空气
超导(已发表区间)49.2% 到 78.0%20 mK 以下 25 kW 以上
离子阱(已发表区间)43.7% 到 69.0%超高真空 激光冷却
硅自旋(单项最高)89.4%15 mK 且读出后选择

🧊 冷的一面也要说清楚

三比特、八个元素的搜索空间,这是个硬件小标杆,够证明算法在室温机器上跑得通,够不上实用量子优势。格罗弗的平方级加速要到大空间才显形,八个元素的场地证明不了规模。跑这次实验的是上一代机器,不是 7 月发布的 SXQ128 与 SXQ512,那两台的性能这次没有背书;按公司路线图,SXQ128 已可订购,SXQ512 计划 2027 年二季度开始交付。论文是 arXiv 预印本,未经同行评审,数字以官方发布为准。公司 CEO Marius Grundmann 的概括是:量子计算界一直假设你在拿性能换便利,这组结果说明这个交易不是必须的。这话可以听,但要在三比特的尺度上听。

值得留意的倒是路线图本身:常温常压,半导体兼容工艺,握有 220 多项专利与申请,团队出自莱比锡大学那支做了三十多年 NV 色心的研究队伍。如果完整算法能在客户现场跑,量子计算的部署模型会从大型仪器变成可采购的设备,这个如果值多少,比 77.3% 这个数更值得追。

信源 + 限定:一手为 SAXON Q 官方新闻间与 arXiv 预印本(SAXON Q 与 Fraunhofer IWU),数字经 Quantum Computing Report、EEJournal、QuantumWire、Science.Report 多方转述一致。实验于 2025 年 6 月在上一代商用机上完成,与 7 月发布的 SXQ128、SXQ512 无关;3.4 与 4.2 个百分点为论文给出的不确定度口径;约 600 瓦与 25 千瓦以上为公司与报道口径的系统级功耗;论文未经同行评审,未核到全文表格。

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