量子芯片突破≠全球第一-ZOL问答

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我国在科技发展进程中虽已取得举世瞩目的成就，但在尖端芯片这一核心领域，长期面临技术受制于人的严峻现实。长期以来，高端芯片设计与制造能力的不足，成为制约我国信息技术、人工智能、高端装备制造乃至国防现代化的关键瓶颈。这一短板并非源于科研投入不足或人才储备匮乏，而更多源于外部技术封锁与体系性遏制所形成的结构性障碍。
早在二十一世纪初，以美国为首的若干西方国家便通过瓦森纳协定构建起针对我国的高新技术出口管制体系。该协定虽名义上以防止大规模杀伤性武器扩散为宗旨，实则将大量先进半导体设备、核心工艺、关键材料及设计工具纳入严格管控清单。其中，最为核心且难以绕过的环节——极紫外光刻机（EUV）及其配套技术，始终被严密封锁。即便我国科研人员持续攻关，在成熟制程节点如28纳米、14纳米实现自主突破，但在7纳米及以下先进工艺的研发与量产上，仍因光刻设备、高精度掩模版、特种光刻胶、离子注入机等关键环节的缺失而步履维艰。一枚指甲盖大小的高端芯片，背后凝结着数千道精密工序、数万种材料与设备协同、数十万行代码支撑的复杂工业体系。当这一链条中的任一环节被人为切断，整个产业生态便可能陷入停滞。这深刻揭示了一个时代命题：在知识经济主导的今天，国家综合实力的竞争，早已超越传统GDP规模的比拼，转而聚焦于基础研究深度、核心技术掌控力、创新生态成熟度以及战略科技力量的系统性布局。
正当这一困局持续多年之际，浙江大学物理学院朱诗尧教授领衔的量子计算研究团队，实现了具有里程碑意义的重大突破。该团队成功研制出两款具有完全自主知识产权的超导量子芯片——天目1号与莫干1号。这一成果不仅标志着我国在量子硬件领域迈入世界前列，更以原创性技术路径，为突破传统硅基芯片发展瓶颈开辟了全新赛道。
与全球主流路线不同，浙大团队并未沿袭在既有半导体工艺基础上进行微缩升级的惯性思维，而是另辟蹊径，采用超导量子电路作为物理载体，构建起一套独立于传统CMOS工艺之外的量子芯片研发体系。其核心在于：以约瑟夫森结为基本逻辑单元，依托低温超导材料（如铌、铝等）制成的谐振腔与量子比特结构，通过精确调控微波脉冲实现量子态操控。这一路径天然规避了对极紫外光刻机的高度依赖——芯片制备主要依靠电子束曝光、薄膜沉积、刻蚀与封装等成熟纳米加工技术，对线宽精度的要求远低于5纳米级硅基芯片，从而有效绕开了西方设置的技术围堵壁垒。
尤为关键的是，该团队已建成覆盖量子芯片全生命周期的完整技术链：从理论建模与电路仿真，到芯片版图设计、超导薄膜制备、微纳结构加工、低温封装集成，再到高精度量子测控系统开发与算法验证平台搭建。目前，莫干1号与天目1号均实现从设计、流片到测试的全流程自主完成，相关核心装备与软件工具链亦全部国产化。团队同步建成具备国际一流水平的集成化量子测控平台，支持多通道同步控制、纳秒级时间分辨、毫开尔文级低温环境下的高保真度读取，可稳定运行包括量子纠错、多体纠缠演化、变分量子本征求解等在内的前沿实验任务。
莫干1号定位为专用型量子处理器，采用全连通拓扑结构，32个超导量子比特之间均可直接耦合，显著提升量子信息传递效率与并行处理能力。依托该平台，研究团队首次在固态系统中系统性观测并验证了Stark多体局域化现象——这一被理论物理界长期关注却难以实验确证的量子新物态。团队通过精细调控外加电场强度与无序势分布，结合量子态层析、纠缠熵测量与初态记忆效应分析等多种手段，从动力学演化、空间关联尺度及信息保持能力三个维度，完成了对该现象的全方位实证刻画。相关成果发表于自然·物理学等国际顶级期刊，填补了该领域实验研究的空白，也为未来开发新型量子存储器与抗噪量子器件提供了物理基础。
相较之下，天目1号则面向通用量子计算目标，采用近邻连通架构，在保证扩展性的同时兼顾工程可行性。芯片集成36个长寿命超导量子比特，平均相干时间达百微秒量级，单比特门保真度超过99.99%，双比特门保真度突破99.8%，达到国际先进水平。其控制系统支持动态编译与实时反馈，可高效执行Shor算法、Grover搜索、量子化学模拟等典型量子算法。更为重要的是，该芯片已初步实现模块化设计理念，可通过芯片间量子互连接口，为未来构建百比特以上规模的量子处理器阵列奠定硬件基础。
量子芯片与传统半导体芯片的本质差异，并非仅体现在尺寸或速度层面，而在于底层信息载体与运算范式的根本变革。硅基芯片以晶体管开关状态（0/1）表示经典比特，依赖布尔逻辑进行串行或有限并行计算；量子芯片则以量子叠加态与纠缠态承载量子比特（qubit），借助量子并行性与干涉效应，在特定问题上实现指数级加速。例如，在密码破译、新材料设计、复杂分子建模、金融风险评估等领域，百比特级容错量子计算机有望在数小时内完成超级计算机需耗时数万年的运算任务。这种颠覆性潜力，使得量子计算不再只是学术概念，而成为大国战略科技竞争的新制高点。
浙大团队此次突破的意义，正在于将这一宏大愿景拉入现实轨道：它不仅证明了我国完全具备独立构建先进量子硬件的能力，更展现出一种非对称赶超的战略智慧——不盲目追随既有技术路线，而是立足自身优势，在新兴交叉学科中抢占原始创新高地。这种模式跳出了追赶—落后—再追赶的循环，转而以体系重构赢得发展主动权。长远来看，量子芯片的产业化将带动超导材料、低温工程、高速电子学、精密测量等十余个上游产业协同发展；其衍生技术亦可反哺经典计算，在新型存储器、低功耗传感器、高灵敏度磁力仪等领域催生一批隐形冠军企业。更重要的是，它重塑了我国在全球科技治理中的话语权重，使我们在规则制定、标准引领、人才集聚等方面获得前所未有的战略支点。
科技自立自强从来不是闭门造车，而是在开放合作中锻造核心能力，在自主创新中拓展人类认知边界。朱诗尧教授团队十余年如一日深耕量子物理基础研究，将实验室里的方程与公式，转化为可运行、可验证、可扩展的实体芯片，背后是无数个日夜的调试、失败、重来与坚守。他们用实际行动诠释了何谓把论文写在祖国大地上。当莫干之名取自浙江湖州的千年古韵，天目之名呼应杭州西子湖畔的苍翠峰峦，这两枚芯片所承载的，不仅是尖端科技的结晶，更是一种文化自信与时代担当的具象表达。
未来已来，唯变不破。随着量子计算从实验室走向工程化，从原理样机迈向实用化，我国正站在新一轮科技革命与产业变革的历史关口。这条道路不会平坦，但每一次在无人区的探索，都在为后来者点亮一盏灯；每一项关键技术的突破，都在为民族复兴筑牢一块基石。真正的科技强国，不在于拥有多少专利数量，而在于能否孕育出改变世界格局的原创思想；不在于复制多少成熟工艺，而在于敢于定义属于自己的技术坐标。浙大的这次突破，正是这样一次定义时刻——它告诉世界：中国科技创新的深度与韧性，足以支撑我们走出一条既符合科学规律、又契合自身国情的高质量发展之路。

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