美国普林斯顿大学研究团队在量子计算领域取得重大突破，其成果发表于国际顶级学术期刊《自然》杂志。该团队成功将超导量子比特的相干时间延长至超过1毫秒，较此前实验室最佳水平提升三倍，达到行业标准的近15倍。这一突破为解决量子比特信息保存时间过短的核心难题提供了关键方案，标志着商用量子计算机研发迈出重要一步。
量子比特作为量子计算机的基本运算单元，具有独特的量子叠加特性。与传统计算机比特仅能表示0或1不同，量子比特可同时呈现0和1的叠加状态，这种特性使量子计算机具备指数级并行计算能力。以50个量子比特为例，理论上可同时处理约1000万亿种状态。然而，量子叠加态极易受环境噪声、材料缺陷等因素干扰，导致信息迅速退相干，进而引发计算错误。因此，相干时间成为衡量量子处理器性能的核心指标之一，直接决定量子比特可完成可靠操作的次数。
研究团队通过材料创新实现技术突破。传统超导量子比特多采用蓝宝石基底与铝电路组合，但金属铝表面存在大量微观缺陷，会捕获能量并引发损耗，严重限制相干时间。此次研究彻底革新这一"老配方"：以高纯度硅基底替代蓝宝石，并采用金属钽制作量子电路。钽的晶体结构更为致密，表面缺陷密度显著低于铝，可大幅减少能量损失；硅作为成熟半导体材料，既能提高制造一致性，又便于规模化生产。团队攻克了"在硅上高质量生长钽薄膜"的技术难题，实现材料界面原子级平整，最终使新型钽-硅量子比特的相干时间突破1毫秒。这一时长虽看似短暂，却为量子比特在退相干前完成更多关键运算提供了可能，为后续纠错和复杂算法运行争取到宝贵时间窗口。
量子计算机性能提升需兼顾两个核心要素：量子比特总量与单比特运算可靠性。2019年，谷歌凭借53个量子比特的"悬铃木"芯片首次实现"量子优越性"；2025年3月，中国科学技术大学潘建伟院士团队发布"祖冲之三号"超导量子计算原型机，集成105个量子比特，在特定任务运算速度上超越最强超级计算机千万亿倍。然而，当前量子计算面临的关键挑战在于，即便拥有数百个物理比特，仍需将错误率降至极低水平才能充分释放算力潜能。因此，延长量子比特寿命与降低错误率，与增加比特数量具有同等重要性。普林斯顿团队的研究聚焦于单比特寿命提升，而中科大团队则在量子纠错领域取得里程碑进展——2025年12月，基于107比特超导量子处理器"祖冲之3.2号"的研究成果显示，该团队在量子纠错方向实现"越纠越对"的重大突破。
尽管硬件技术取得显著进展，量子计算走向广泛应用仍面临多重障碍。技术路线分散是首要挑战，超导、离子阱、光量子、中性原子等路径各有优劣：超导系统易于集成但需极低温环境，离子阱相干时间长但扩展困难，光量子适合通信但存储难度大。如何整合研发资源、形成最优技术方案，仍需持续探索。其次，软件生态与应用场景尚不成熟。除量子化学模拟、组合优化等少数领域外，目前缺乏能充分发挥量子优势的"杀手级应用"，多数企业仍处于探索量子计算应用潜力的阶段。跨学科人才短缺严重制约技术转化。既精通量子物理又熟悉金融、制药或人工智能等领域的复合型人才匮乏，成为量子计算产业化的重要瓶颈。
在通用容错量子计算机实现前，"量子-经典混合架构"可创造早期价值。例如药物研发领域，可通过经典计算机处理大部分流程，将分子能级计算等核心环节交由量子协处理器完成，实现算力互补与渐进式升级。量子计算与人工智能的融合正成为新突破口：人工智能可优化量子控制脉冲、提升量子门保真度；量子算法则有望加速机器学习训练过程。这种双向赋能模式，或将成为量子技术落地的重要途径。
