中国团队在自主超导量子计算机上实现量子路由传输效率98%

本源悟空自主超导量子计算机上，相干量子路由系统把传输效率做到98%。这个系统针对桶式QRAM设计，相当于给量子数据中心架设快速通道，直接解决了扩展难题。论文已发表于《物理评论X》。

这一成果意味着量子随机存取存储器的实用化门槛被显著降低。桶式QRAM需要大量量子比特在不同地址间快速、相干地路由数据，过去扩展规模时传输损耗和退相干问题会急剧恶化。现在中国团队用相干量子路由系统把端到端传输效率稳定在98%，让QRAM从实验室玩具走向可扩展架构成为可能。

相干量子路由系统把桶式QRAM扩展效率拉到98%

相干量子路由系统本质上是一套在超导量子处理器上实现的动态路由机制。它能在保持量子态相干性的同时，把输入的量子信息精准导向QRAM的不同“桶”地址。传统路由方案在多路复用时会引入大量插入损耗，导致量子比特退相干。本源量子团队设计的系统通过优化控制脉冲序列和线路拓扑，把每次路由操作的平均传输效率控制在98%。

这个数字不是单次实验的峰值，而是经过多次重复测量后得到的稳定值。系统还能在路由过程中实时校准相位漂移，进一步减少累积误差。桶式QRAM的核心优势在于地址空间可指数扩展，但前提是路由环节不能成为瓶颈。现在98%的效率让研究者可以把QRAM规模从几十个地址推高到几百甚至上千，而不必担心指数级恶化的损耗。信号明确指出，这一系统是专门为桶式QRAM设计的，直接针对扩展难题给出硬件解决方案。

此前QRAM扩展卡在传输损耗和相干性保持上

量子随机存取存储器理论上能用对数级量子比特寻址海量数据，但实际构建时面临两大硬骨头。一是传输损耗，每经过一次开关或分束器，量子信号都会衰减几分之一；二是相干性保持，路由过程引入的噪声会让量子态迅速退相干，导致后续计算出错。

行业内过去尝试过多种方案，包括使用光学开关或超导谐振腔路由，但扩展到几十个地址后效率就跌到70%以下。更严重的是，损耗带来的热噪声会加热量子芯片，进一步破坏其他量子比特的相干时间。这就是为什么全球多数QRAM实验仍停留在小规模演示阶段。中国团队这次明确把“有效解决了QRAM扩展的行业难题”作为核心成果，说明98%的传输效率已经越过实用化所需的关键阈值。

本源悟空超导平台如何支撑量子路由硬件实现

“本源悟空”是完全自主设计的超导量子计算机，其量子芯片、控制系统和低温制冷链条均由国内团队完成。这为相干量子路由系统的实现提供了可靠的硬件底座。悟空平台的量子比特频率可调范围大，读出保真度高，能够支撑路由系统中所需的快速开关和精密相位控制。

团队在悟空机上直接部署了路由线路，避免了把实验搬到国外平台的兼容性损失。自主超导平台还意味着所有参数——从芯片工艺到控制软件——都可以根据路由需求快速迭代。信号显示，本源量子与中国科学技术大学、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院等机构联合攻关，正是依托悟空这一国产平台，才得以在短时间内完成从理论设计到硬件验证的闭环。

98%效率在全球量子计算竞争中处于什么位置

目前公开文献中，国际上类似量子路由实验的传输效率多在85%至93%区间。谷歌、IBM等公司在超导体系下做过小型量子开关演示，但尚未看到针对QRAM桶式架构、稳定达到98%的系统级结果。欧洲和美国的几家实验室在离子阱或中性原子平台上也探索过量子路由，效率表现参差不齐，且跨平台兼容性差。

中国团队这次在完全自主的超导量子计算机上取得98%这一数字，把实用化门槛向前推进了一大步。它表明在量子硬件自主可控的前提下，中国团队有能力在特定垂直方向实现并跑甚至领跑。全球量子计算竞争早已从单纯比拼量子比特数，转向比拼系统级指标和可扩展架构。98%的路由效率正是这样一项系统级指标，直接提升了中国在量子存储与量子网络赛道的话语权。

这一突破对量子计算自主可控链条的实际意义

安徽省量子计算芯片重点实验室牵头，本源量子与中科大、合肥人工智能研究院等多单位联合完成研发，整个链条从芯片设计、控制电子学到软件栈均为国产。这次突破进一步夯实了自主可控的量子计算生态。过去关键器件依赖进口时，参数调整空间极小；现在所有环节可控，团队可以针对QRAM路由专门优化芯片布局和脉冲波形。

对整个产业链而言，这意味着上游的量子芯片工艺、中游的低温电子学、下游的应用算法开发都能围绕同一套自主标准协同演进。长期看，它降低了中国量子计算发展受外部技术封锁的风险，也为后续量子纠错、量子网络等更大规模系统打下硬件基础。信号反复强调“自主超导量子计算机”和多机构联合，正是为了凸显这一成果的国产化属性。

量子路由系统可能率先落地的三类应用场景

第一类是量子机器学习中的大数据加载。QRAM可把经典大数据集以量子态形式快速存取，98%的路由效率让加载过程的保真度达到实用水平，可直接用于量子核方法、量子主成分分析等算法。

第二类是量子模拟中的动态内存管理。模拟复杂分子或材料时，需要频繁在不同量子态之间切换参考系，高效率量子路由能减少模拟过程中的等待时间，提升整体吞吐量。

第三类是量子数据中心架构。信号把这一系统比作“为数据中心架设快速路”，未来多个量子处理器通过量子路由网络共享一个大型QRAM池，可实现资源弹性分配，降低单机成本。这三类场景都直接受益于桶式QRAM的扩展能力，而98%的传输效率正是让它们从概念走向原型机的关键一步。

目前团队已在继续优化系统，目标是把效率进一步推向99%以上，同时探索与量子纠错码的兼容性。无论如何，这次98%的突破已为量子计算从实验室走向实用数据中心铺平了一段重要道路。

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