逻辑比特科技《Nature》刊文突破：实现“热”拓扑边缘态，为量子计算可靠性开辟新路径

8月28日，据界面新闻最新报道，由逻辑比特科技核心成员领衔的联合科研团队在国际顶尖期刊《Nature》正刊上发表了一项里程碑式研究成果。该团队在自主研发的“天目2号”百比特超导量子芯片上，成功演示了一种可在有限温度环境中长期稳定存在的“热”拓扑边缘态。这一发现突破了传统认知，为在更接近实际应用的真实环境下保护易受干扰的量子信息提供了创新性解决方案。

此项进展也引发了业界对国内外量子技术发展水平的重新评估。有资深业内人士向界面新闻分析指出，若以超导技术路线为主要衡量标准，当前中美两国一线科研团队的技术差距“并不遥远，大约保持在两年左右的时间量级”。

量子计算领域存在多条技术路径，包括超导、离子阱、中性原子及光量子等。其中，超导量子计算凭借其相对成熟的微纳制备工艺、出色的系统扩展性以及良好的量子比特操控性，被学术界与产业界普遍视为实现通用量子计算最具潜力的方向之一。

超导量子芯片通常在接近绝对零度的极低温环境下运行，利用微波信号对超导电路中的量子比特进行精密操控。与传统半导体芯片中比特仅能表征“0”或“1”不同，量子比特具有叠加和纠缠的独特物理特性，这使得其在处理某些特定复杂问题时，理论上能实现指数级的速度提升。然而，量子态极其脆弱，极易受到环境噪声的影响，因此必须依赖极低温度和超高精度的测控系统来维持其稳定性。

拓扑边缘态是一种受体系对称性和拓扑结构保护的量子态。在可编程的超导量子比特链中，通过特殊的结构设计，可以将关键量子信息“驱赶”或限制在链的两端，从而形成这种边缘态。它对局部的微小扰动具有一定的免疫能力，相当于为量子信息构筑了一道天然的“保护屏障”，有助于显著提升量子计算过程的可靠性。传统理论认为，这种拓扑保护效应在极低温下最为显著。

逻辑比特科技的相关负责人向界面新闻深入阐释了本次突破的核心：新型“热”拓扑边缘态的发现表明，在一个非无序且存在热激发的有限温度量子系统中，一种“预热化”机制能够有效地抵消热扰动的影响，从而催生出更为稳健、寿命更长的拓扑边缘态。

简而言之，过去的普遍观点是拓扑边缘态只能在接近绝对零度的理想条件下稳定存在，温度升高便会使其迅速失效。而此次实验成果从根本上打破了这一限制，将拓扑保护的优越性推进到了具有实际热扰动的“温区”世界。

研究团队在“天目2号”芯片上构建了一个包含100个量子比特的长链，并对这些比特之间的耦合强度进行了精密的二聚化设计。实验数据清晰地显示，即便量子长链内部存在大量的热激发，其两端的拓扑边缘态寿命仍然与在接近零温环境下的寿命相近。这确凿地证实了一种前所未有的、“耐热”的新型拓扑边缘态的实现。

“天目2号”超导量子芯片。图片来源：逻辑比特

要实现“在热环境下依然稳定”的物理图景，除了芯片本身的性能，外部的测控系统同样至关重要。该负责人进一步介绍，本次实验依赖于团队自研的百比特级量子测控系统。该系统能够以高同步性和高保真度并行操控大量量子比特，并采用模块化设计，为未来扩展至上千比特规模预留了充足空间。据透露，这也是中国国内首次公开演示对100个量子比特进行同步且高保真度的并行操控能力。

目前，全球超导量子计算的竞争格局主要集中在中美两国。美国以谷歌、IBM等科技巨头为代表，其中谷歌于2024年末推出的Willow芯片对行业产生了显著影响；在中国国内，则以浙江大学和中国科学技术大学相关的团队及衍生企业构成了研发第一梯队。

“中国在量子计算的基础研究和应用探索方面已稳居世界前沿阵营。”逻辑比特相关负责人对界面新闻表示，“具体到超导量子芯片领域，我们在核心指标如比特数量和量子相干时间上，已经达到与国际领先水平如谷歌相当甚至更优的水平。依托国内完善的电子制造产业链优势，中国团队完全有潜力在量子计算的工程化集成与产业化落地进程中实现弯道超车。”

该负责人指出，当前在推动超导量子芯片向大规模发展方面，全球业界共同面临着三大核心技术挑战：如何持续增加可用量子比特数量、如何进一步延长量子相干时间、以及如何不断提高量子逻辑门的操作保真度。

关于量子计算的未来应用场景，短期来看，其主要服务对象将集中在企业端（B端）与政府及研究机构端（G端）。预计将在气候模拟与预测、金融资产配置优化与风险管理、新材料与药物分子模拟、以及前沿科学计算等复杂领域率先开展深入的应用探索与合作。

业内人士向界面新闻分析认为，对于普通消费者而言，现阶段对量子计算的感知“不会像人工智能生成内容（AIGC）那样直接和强烈”。产业界多以2030年作为一个关键的“有感”应用时间基点，但具体时间表仍存在不确定性，最终取决于量子纠错技术能否实现规模化突破以及相应的软件工具链生态是否足够成熟。