科技日报记者 张家欣 量子比特信息存储时间短一直是阻碍量子计算机实用化的最大问题。美国普林斯顿大学的工程师在这一根本性问题上取得了重大突破：他们研制出了“相关时间”超过1毫秒的“长”超导量子位。这是当前最佳实验室版本的三倍，几乎是行业标准的 15 倍。这也是十多年来量子比特寿命的最大改进。研究人员基于该位构建了完全可操作的量子芯片并验证了其性能，为高效纠错和系统扩展扫清了主要障碍。相关成果5日发表在《自然》杂志上。 扩展积分时间是实用量子计算的关键。研究团队指出，新钻头的结构与Transmon类似量子位被谷歌、IBM等公司使用，可以直接替换现有的处理器。理论上来说，如果此时开发的组件换成谷歌最先进的芯片柳，其性能将提升近1000倍。更重要的是，随着系统扩展，这种优势呈指数级增长，这意味着添加更多部件将带来更显着的收益。 跨音速量子位是在极低温度下工作的超导电路，具有抗干扰性强、易于与现有电子制造兼容等优点。然而，子量子比特之间的相干时间很难在很长的时间内被打破。谷歌的最新研究表明，提高其体积处理器性能的主要瓶颈是材料的质量。于是，团队采取了“双管齐下”的办法：一是用金属钽替代常用的铝，以减少能量损失；二是用金属钽替代常用的铝，以减少能量损失。硒其次，采用高纯硅替代传统的蓝宝石衬底。能量损失是量子计算中误差的主要来源，而钽的表面缺陷更少，能量保持能力更强，显着提高了量子比特的稳定性和计算精度。硅是一种成熟的半导体材料，可以提高制造一致性并有利于大规模生产。实验结果表明，该设计显着延长了量子位的相干时间，创下了蓝宝石基板上的新记录。当与硅结合时，性能更进一步，达到世界最高水平。研究团队指出，量子计算机的性能取决于两个主要因素：系统中量子比特的总数，以及每个量子比特在出错之前可以执行的操作数量。新的研究在这两个方面都有所改进。米歇尔·德沃尔 (Michel Devore)，谷歌量子人工智能首席科学家、2025 年获奖者诺贝尔物理学奖获得者评论说，延长量子电路的寿命一直是物理学家的“灵感之地”，普林斯顿团队“将看似不可能的解决方案变成了现实”。专家认为，这一成果是迈向实用计算机数量的重要一步。