量子计算最新突破！“量子+AI”开启颠覆未来的指数级革命

电子发烧友网报道（文/李弯弯）量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算模式，其核心在于利用量子比特的叠加态和纠缠态特性，实现远超经典计算机的并行计算能力。

何为量子叠加和量子纠缠？量子叠加，即量子比特可同时处于0和1的叠加态，使量子计算机在处理并行问题时具备指数级加速潜力。量子纠缠，即多个量子比特间形成强关联，即使物理隔离，状态变化也能瞬时同步，这一特性为高效信息处理和量子通信提供了理论基础。

技术突破：超冷原子中首次实现“超纠缠”态

量子计算的技术突破近年来在多个关键领域取得显著进展，推动该领域从实验室研究向实际应用迈进。近日，美国加州理工学院团队在最新一期《科学》杂志上报告称，首次在超冷原子体系中实现了“超纠缠”态。这一突破性成果标志着人类对这些原子的量子特性实现了前所未有的控制，或为量子计算以及旨在探索物理学基本问题的量子模拟开辟新路径。

该团队通过激光构建的“光镊”技术，成功将中性锶原子阵列冷却至接近绝对零度的状态。利用39束特定波长的激光光束，对单个原子进行光学操控和冷却，实现了对原子的精确控制。通过精准检测和主动纠正温度稍高的原子，使99%的原子达到“极冷”状态，这种创新性方法优于现有最先进的激光冷却技术。

更关键的是，团队首次将原子的运动状态也纳入量子信息编码之中，将过去被视为噪声的热运动转变为资源。将处于极冷状态的原子激发为类似钟摆振荡的运动状态，并进一步将原子的两个振荡状态叠加形成量子“叠加态”。

团队将这些“摇摆”的原子两两纠缠，不仅使它们的运动状态保持同步，还同步了它们的内部电子能级状态，即实现了“超纠缠”态。在“超纠缠”态中，一对粒子的两个特性（运动状态和内部电子能级状态）相互关联，这种关联的稳定性远超传统电子态纠缠。

Wave首席执行官艾伦·巴拉茨（Alan Baratz）表示：“今天不仅是D-Wave的重要里程碑，也是整个量子计算行业的关键节点，因为我们将第六代量子计算机推向市场。”

2025年5月6日消息，本源量子正式推出支持500+量子比特的中国第四代自主量子计算测控系统本源天机4.0，标志着我国量子计算产业已具备可复制、可迭代的工程化生产能力，为百比特级量子计算机量产奠定了产业化基础。量子计算测控系统是量子计算机的神经中枢，承担着量子芯片精密信号生成、采集与控制的核心职能。

安徽省量子计算工程研究中心副主任、本源天机研制团队负责人孔伟成博士介绍，团队通过完全自主研发的系列底层软硬件架构，进一步增强了对量子芯片的高效控制与精准读取，可大幅缩短量子计算机的研发与交付时间。除此之外，本源天机4.0还额外搭载四大核心软件——量子计算测控系统服务端管理软件Naga&Venus、超导量子比特底层操控服务软件Monster、全界面量子芯片调控分析应用软件Visage以及量子计算机操作系统连接软件Storm。

安徽省量子计算工程研究中心主任、本源量子首席科学家郭国平教授表示：“搭载本源天机3.0的中国第三代自主超导量子计算机本源悟空自上线以来，已为来自全球139个国家和地区的超2600万人次，完成38万余个量子计算任务，深度赋能金融、生物医药、流体动力学等领域。当前“本源天机4.0”正支撑着中国下一代自主量子计算机的研发攻关，有望在全球量子科技竞争中全面构建自主可控的“中国方案”。

5月20日，美国量子计算公司D-Wave Quantum Inc.在官网宣布，其最先进、性能最强的Advantage2量子计算系统正式上市。这是一款强大且节能的退火型量子计算机，具备解决传统计算机难以应对的复杂计算问题的能力。该系统搭载了D-Wave迄今为止最先进的量子处理器，具备商业级品质，专为优化、材料模拟以及人工智能等现实应用场景而设计。

据D-Wave介绍，Advantage2量子处理器性能较上一代显著提升，处理器采用Zephy拓扑结构，具有20路量子比特间连接能力，可嵌入更复杂的问题模型。系统能量尺度提升40%，噪声降低75%，为复杂计算提供更高质量的解决方案。快速退火机制支持大规模相干退火计算，大幅降低热波动等外界干扰对计算的影响。

量子计算助力人工智能应用

在应用场景及产业化方面，量子计算云平台成为主流服务模式。例如，本源司南3.0操作系统实现量子任务批处理与量超协同计算，资源调度效率提升300%；IBM的量子云平台软件支持量子-经典混合计算，加速量子算法在金融、物流等领域的应用。

量子计算在金融、医药、物流等领域实现规模化商用。例如，富达投资通过量子算法优化资产配置，年化收益提升18%；辉瑞使用量子模拟加速新冠药物研发周期，节省30%研发费用；顺丰与本源量子合作，将路径规划效率提升30倍，配送成本降低25%。

“量子+AI”融合应用是目前一个创新方向。在上周举行的深圳国际人工智能展上，电子发烧友注意到一家公司——量旋科技，这是一家致力于量子计算产业化的一站式解决方案服务商。展会上，量旋科技携三款量子计算硬件产品重磅亮相。

量旋双子座Lab，一款全栈式的量子计算实验平台。基于核磁共振量子计算原理，搭载先进的射频技术和小型化的量子系统，尤其适用于教室环境运行的真实量子计算实验，适合作为高等院校本科生及研究生的实验教学设备和科研平台。


量旋双子座Mini2，比特便携式核磁量子计算机。可为量子计算教学和演示提供了一整套完整的解决方案；内置触摸屏和控制操作系统，并配备完整的量子计算教学课程，同时支持教师讲授和学生自学；有利于不同知识背景的受众快速掌握量子计算基础知识与算法设计。



超导量子芯片——少微，采用1维链或2维链拓扑结构设计，在20mK温区环境工作，具有高 Qi 值、长比特寿命、高稳定性等特点，意味着量子比特能够在更长的时间里保持其量子态，得以进行更多的计算操作，提高量子计算的可靠性和准确性。

量旋科技在“量子+AI”的双向赋能上，有落地的产品和方案。比如现场展出的多模态交互体验“AI量子教学助手”，借助 AI 技术与量子硬件的有机结合，降低量子教育的门槛，构建“理论 - 模拟 - 实验”的闭环教学体系，让学生在理解量子理论知识的基础上，通过模拟实验进行实践操作，最终在真实的量子实验环境中验证所学，提升学习效果。

量旋科技也带来了量子计算助力人工智能的应用案例——与自动驾驶领域先锋元戎启行联合开发的量子计算解决方案。量旋科技表示，量子计算可以赋能自动驾驶在复杂任务和海量数据处理上提高效率。比如在环境感知中，量子计算凭借量子比特特性，能快速处理高维传感器数据，在复杂场景下精准识别目标；路径规划时，量子算法可高效搜索最优路径，实时应对路况变化进行路线调整，而经典计算在处理这类任务时速度较慢。

此外，在决策系统方面，量子计算能快速综合多因素做出准确决策，加速深度强化学习算法训练；数据安全领域，量子加密通信保障车与外界通信安全，结合技术实现数据隐私保护下的共享协作，对于以上这些复杂任务的处理，量子计算更有优势。

据该公司介绍，其方案采用的优化方法是人工智能模型训练的基础，基于梯度的梯度下降算法是一种被广泛采用的优化方法。公司的研究人员提出了一种新的基于量子的梯度计算方法，利用量子计算的纠缠和叠加的特性，只需要一次计算就可以得到多元函数的数值梯度结果，为参数优化问题提供了高效的解决方案，相比较于经典算法具有指数级加速。

写在最后

量子计算的发展现状呈现技术突破与商业化加速并行、多技术路线竞争、应用场景逐步落地等特征，但同时也面临硬件稳定性、量子纠错等核心挑战。当前行业正通过硬件创新、算法优化和生态建设逐步突破瓶颈，但距离实用化仍需5-10年甚至更长时间。未来，量子计算将与经典计算长期共存，在特定领域形成互补优势。