逻辑比特科研团队在《Nature》发表论文，探索“热”拓扑边缘态新路径

8月28日，界面新闻获悉，逻辑比特科技核心成员参与的联合科研团队在《Nature》正刊发表了一篇论文，他们在“天目2号”百比特超导量子芯片上实现了一种可在有限温度下长期存在的“热”拓扑边缘态，为在真实环境中保护脆弱的量子信息提供了新路径。

这一研究成果引发了外界对国内外技术距离的重新审视。有业内人士对界面新闻表示，按超导路线衡量，中美一线队伍的技术差距“并不遥远，约在两年量级”。

量子计算技术路线包括超导、离子阱、中性原子、光量子等，其中超导量子计算因其成熟的制备工艺、高扩展性和良好的操控性，被学界和科技界寄予厚望。

超导量子芯片是在接近绝对零度的环境下，利用微波超导电路操控量子比特的处理器。与传统硅芯片只能取“0或1”不同，量子比特可以叠加和纠缠，在特定问题上理论上可带来指数级或显著加速的计算效果，但也极易受噪声干扰，因此必须依赖超低温与高精度测控。

拓扑边缘态是一种在可编程的超导比特链上，通过结构设计将关键信息“推”到链端形成的、受对称性、拓扑结构保护的量子态。它对部分局部扰动不敏感，有助于提升量子计算的可靠性，通常在极低温下更稳定。

逻辑比特相关负责人向界面新闻介绍，这次的突破在于新型“热”拓扑边缘态表明，在非无序、存在热激发的有限温量子体系中，“预热化”机制能有效抵御热激发扰动，形成更加稳健、长寿命的拓扑边缘态。

简单来说，过去人们认为拓扑边缘态只能在绝对零度的理想环境下稳定存在，一升温就失效。而此次突破打破了这一局限，将其推进到了“带温度”的世界。

研究团队在“天目2号”量子芯片上搭建了100个粒子的长链，对这些粒子之间的耦合强度进行了二聚化设计。实验显示，即便长链里有大量热激发，两端拓扑边缘态寿命仍和零温时相近，这意味着实现了一种前所未有的新型“热”拓扑边缘态。

“天目2号”超导量子芯片。图片来源：逻辑比特

要让“热环境下也稳”的物理图景落地，芯片之外的测控同样关键。相关负责人向界面新闻介绍，实验依赖自研百比特量子测控系统，能高同步、高精度并行操控多比特，并以模块化设计预留上千比特扩展能力。据其介绍，这是国内首次展示100比特同步高保真度操控。

当前，全球超导量子计算竞争主要在中美之间展开。美国以谷歌、IBM等为代表，谷歌2024年末推出的Willow芯片对行业影响显著；国内则以浙大系与中科大系处于第一梯队。

“中国在量子计算研究和应用上处于世界前列。”逻辑比特相关负责人告诉界面新闻，“就超导量子芯片而言，我们在比特数和相干时间等核心指标上不劣于谷歌。基于国内产业链优势，中国团队完全有能力在工程化和产业化上实现弯道超车。”

据其介绍，目前制约超导量子芯片规模化发展的层面，国内外共同面对三大技术卡点——比特数、相干时间、门保真度。

至于未来落地场景，目前来看，短期内量子计算主要服务于B端（企业）与G端（政府），在气候模拟、资产优化和风险管理、药物分子模拟、机构科研等方面开展应用探索工作。

业内人士对界面新闻表示，消费者层面，现阶段对量子计算的感知“不会像AIGC那样直接”，业内多以2030年为“有感”基点，但时间仍存不确定性，需待错误校正规模化与生态工具链成熟。