《科学》重磅!中国量子计算重大突破!潘建伟团队发明坚不可摧量子模块

你能让“肥皂泡”在狂风骤雨中永不破裂吗?就在刚刚，中国科学家利用“祖冲之2号”处理器，已经把这个只存在于理论中的场景变成了现实!

这可能是量子计算领域的一次“地震级”突破，为未来打造从不错乱的超级量子计算机指明了方向。2025年11月28日，国际顶级学术期刊《科学》(Science)重磅发布了这项由中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明等团队完成的惊人成果：他们首次在超导量子处理器上，成功“锁住”了量子信息，造出了一个“怎么晃都不坏”的量子模块。

如果你问量子科学家最怕什么，答案一定是：噪声。

现在的量子计算机虽然算力惊人，但它们的计算模块——量子比特(Qubit)，简直比林黛玉还娇气。哪怕是环境里的一点点热量、一丝丝电磁波，甚至是你打个喷嚏造成的微弱振动，都能让它们瞬间“崩溃”，辛辛苦苦算了一半的数据瞬间化为乌有。这在物理学上叫“退相干”。

为了哄好这些“小祖宗”，传统的方法是搞“人海战术”：用几百个甚至上千个量子比特去保护一个逻辑比特。这好比为了运送一颗鸡蛋，专门造了一辆装甲车，成本高到离谱，效率低到令人发指。

难道就没有一种办法，让量子比特自己变得“皮糙肉厚”吗?

潘建伟团队把目光投向了一个神秘的数学领域——拓扑(Topology)。

拓扑学里有一个著名的梗：在拓扑学家眼里，一个甜甜圈和一个马克杯是一样的，因为它们都有一个洞。无论你怎么揉捏这个面团(只要不撕破)，那个洞永远存在。

这种“抗揉捏”的特性，就是我们梦寐以求的稳定性!

科学家们想：如果我们能造出一种量子材料，它的性质像那个“洞”一样，只取决于整体结构，而不受局部干扰的影响，那信息岂不是就安全了?

之前的研究发现，有些材料的边缘自带“防抖”功能。但在这次实验中，中国团队不想只在边缘做文章，他们要挑战更高难度的——高阶拓扑相(Higher-Order Topological Phases)。

通俗点说，他们要把量子信息逼到墙角，锁死在那里。

但这事儿说起来容易，做起来简直是“逆天而行”。因为这种特殊的“高阶非平衡拓扑相”，在自然界的天然材料里根本找不到!它就像是一个违背常理的幽灵，必须靠人工强行制造。

于是，祖冲之2号超导量子处理器登场了。

研究团队调用了处理器上一个6×6的量子比特阵列。这可不是简单的排列组合，他们像编织一张时空大网一样，对这些比特施加了极其复杂的微波脉冲。

这里有一个关键数据：他们构建了超过50个周期的“弗洛凯算符”(Floquet operators)。

如果不理解这个术语也没关系，你可以把它想象成一场精密到极致的“量子群舞”。这些量子比特在每一微秒都在按照特定的节奏疯狂跳动，这种动态的、非平衡的狂舞，竟然在宏观上产生了一种奇异的稳定结构。

奇迹发生了。

在数据的洪流中，科学家们惊讶地观测到，能量和信息没有四散逃逸，而是乖乖地聚拢在了这个二维网格的四个角落。

这就是传说中的“角模式”(Corner Modes)。

这四个角落，成了量子信息的避风港。

在这个状态下，量子信息仿佛获得了一层隐形的“防护罩”。无论中间的网格怎么受到扰动，只要整体的拓扑结构没变，躲在角落里的信息就安然无恙。

这就像是你把珍贵的瓷器从人来人往的客厅中央，挪到了有防弹玻璃保护的保险柜角落里。任凭外界风吹雨打，我自岿然不动。

《科学》杂志的审稿人看到这一结果后难掩激动，评价这是从一维到二维的“显著提升”，展示了“丰富的实验能力”。因为这证明了，哪怕是在目前这种还充满噪声的量子处理器上，我们依然有能力创造出一种全新的、甚至自然界都不存在的物质状态。

虽然我们离造出完美的、永不出错的量子计算机可能还有很长的路要走，但这项研究推开了一扇新的大门。

它告诉我们：除了死磕纠错算法，我们还可以从物理底层入手，设计出天生就“抗造”的量子模块。

如果未来的量子芯片都能用上这种“角模式”技术，量子存储器将不再是易碎的肥皂泡，而会变成坚固的积木。到那时，破解加密、设计新药、模拟宇宙演化，都将不再是梦。

中国团队再次证明，在探索微观世界的无人区时，最硬核的武器，往往藏在最精妙的数学结构里。

参考文献：

Qian, H., Gong, M., Zhang, J., et al., & Pan, J.-W. (2025). Programmable higher-order nonequilibrium topological phases on a superconducting quantum processor. Science, 390(6776), 930-934.