普林斯顿大学工程师在实用量子计算机研发上取得关键进展，制造出一种超导量子比特，其寿命是目前最佳版本的三倍。“真正的挑战在于构建量子比特后，信息却无法长时间保存，这限制了实用量子计算机的发展。”普林斯顿大学工程学院院长兼联合首席研究员安德鲁·霍克说。

研究团队在《自然》杂志发文称，新型量子比特持续时间超1毫秒，比实验室最佳版本长三倍，比大规模处理器行业标准长近15倍。他们基于此构建了功能齐全的量子芯片，验证了性能，扫清了工业系统高效纠错和可扩展性的关键障碍。这种新型量子比特设计类似谷歌和IBM等公司已使用的，可轻松集成到现有处理器。霍克称，将其替换到谷歌最先进的量子处理器Willow中，性能可提升1000倍，且优势随系统规模增大呈指数级增长。

延长量子比特寿命(相干时间)对量子计算机执行复杂运算至关重要，普林斯顿量子比特是十多年来相干时间方面的最大单次进展。该版本依赖超导量子比特电路，研究团队采取双管齐下方法重新设计：用钽金属帮助电路保存能量，用高质量硅取代传统蓝宝石衬底。他们克服诸多技术挑战，在硅上成功生长钽，释放了组合潜力。

新型钽硅芯片性能优于现有设计，且更易大规模生产。量子计算机性能取决于量子比特总数和每个量子比特可执行操作次数，更持久的量子比特有助于解决扩展性和纠错难题。钽缺陷少，能减少能量损耗，硅则解决了大部分剩余能量损失问题。侯克称这项工作是实现实用量子计算道路上的重大突破，用普林斯顿大学设计取代目前业界最佳设计，将使假想的1000量子比特计算机性能提高约10亿倍。

更多信息： Nathalie de Leon，《二维超导量子比特的毫秒级寿命和相干时间》，《自然》(2025)。期刊信息： 《自然》