近期，全球量子计算领域迎来了两项重大突破。先是谷歌公司在《自然》杂志上发表研究成果，宣布利用名为“垂柳”的105比特超导量子处理器，成功实现了码距最高为7的表面码量子纠错。紧接着，中国科学技术大学潘建伟院士团队也在arXiv平台上发布了我国在量子计算领域的新进展，推出了一款同样拥有105个量子比特的超导量子计算机——“祖冲之三号”。
据实验数据显示，“祖冲之三号”在性能上超越了谷歌此前的“悬铃木”量子计算机，后者在今年10月的《自然》杂志刊文中使用了72个量子比特。同时，“祖冲之三号”的各项性能指标也与谷歌最新发布的“垂柳”达到了同一水平。这一成果标志着中国在量子计算领域取得了重要进展。
参与“祖冲之三号”研究的单位包括中国科学技术大学、合肥微尺度物质科学国家研究中心、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院上海科学研究中心等9家科研机构，共有154名科研人员参与此次研究，彰显了团队合作在量子计算领域的重要性。论文的共同第一作者包括Dongxin Gao、Daojin Fan和Chen Zha，而朱晓波教授和潘建伟院士则担任论文的通讯作者。
“祖冲之三号”相较于其前代“祖冲之二号”，在量子比特数上有了显著提升，从66个增加到105个。这一提升意味着其计算能力在理论上得到了显著增强，能够处理更为复杂的量子计算任务，为探索更大规模的量子算法和应用提供了有力支持。
除了量子比特数的增加，“祖冲之三号”在保真度方面也取得了显著进步。其单量子比特门保真度从“祖冲之二号”的99.7%提升至99.90%，双量子比特门保真度则从99.2%提升至99.62%。这些提升使得“祖冲之三号”在计算过程中能够保持更高的准确性，从而提高了计算结果的可靠性。
“祖冲之三号”量子处理器由两个使用倒装芯片技术集成的蓝宝石芯片组成，其中一个芯片上集成了105个量子比特和182个耦合器，另一个芯片则集成了所有控制线和读取谐振器。这一设计使得“祖冲之三号”在硬件上具备了出色的性能。
在相干时间方面，“祖冲之三号”也取得了重要突破。其弛豫时间（T1）成功延长到72微秒，退相位时间（T_2,CPMG）则延长到58微秒。这一提升使得“祖冲之三号”在长时间的计算过程中能够保持更高的稳定性，从而提高了计算的效率。
“祖冲之三号”在读取性能方面也取得了显著进步。为了实现高保真度的快速读取，研究人员将量子比特和读取谐振器之间的耦合强度提高到约130兆赫，并将读取谐振器的线宽调整到约10兆赫。这一优化使得“祖冲之三号”在读取过程中能够减少误差，提高读取的准确性。
在每次采样任务之前，研究人员还会执行三轮测量，并施加相应的单量子比特门将量子比特重置为|0⟩态。这一方法有效地减少了热噪声对态制备的影响，并缩短了每次采样的持续时间。经过这些优化后，“祖冲之三号”的83个量子比特的平均读取错误率被抑制到0.82%，进一步提高了其计算的准确性。
