美國普林斯頓大學研究團隊在量子計算領域取得重大突破，其成果發表于國際頂級學術期刊《自然》雜志。該團隊成功將超導量子比特的相干時間延長至超過1毫秒，較此前實驗室最佳水平提升三倍，達到行業標準的近15倍。這一突破為解決量子比特信息保存時間過短的核心難題提供了關鍵方案，標志著商用量子計算機研發邁出重要一步。

量子比特作為量子計算機的基本運算單元，具有獨特的量子疊加特性。與傳統計算機比特僅能表示0或1不同，量子比特可同時呈現0和1的疊加狀態，這種特性使量子計算機具備指數級并行計算能力。以50個量子比特為例，理論上可同時處理約1000萬億種狀態。然而，量子疊加態極易受環境噪聲、材料缺陷等因素干擾，導致信息迅速退相干，進而引發計算錯誤。因此，相干時間成為衡量量子處理器性能的核心指標之一，直接決定量子比特可完成可靠操作的次數。

研究團隊通過材料創新實現技術突破。傳統超導量子比特多采用藍寶石基底與鋁電路組合，但金屬鋁表面存在大量微觀缺陷，會捕獲能量并引發損耗，嚴重限制相干時間。此次研究徹底革新這一"老配方"：以高純度硅基底替代藍寶石，并采用金屬鉭制作量子電路。鉭的晶體結構更為致密，表面缺陷密度顯著低于鋁，可大幅減少能量損失；硅作為成熟半導體材料，既能提高制造一致性，又便于規模化生產。團隊攻克了"在硅上高質量生長鉭薄膜"的技術難題，實現材料界面原子級平整，最終使新型鉭-硅量子比特的相干時間突破1毫秒。這一時長雖看似短暫，卻為量子比特在退相干前完成更多關鍵運算提供了可能，為后續糾錯和復雜算法運行爭取到寶貴時間窗口。

量子計算機性能提升需兼顧兩個核心要素：量子比特總量與單比特運算可靠性。2019年，谷歌憑借53個量子比特的"懸鈴木"芯片首次實現"量子優越性"；2025年3月，中國科學技術大學潘建偉院士團隊發布"祖沖之三號"超導量子計算原型機，集成105個量子比特，在特定任務運算速度上超越最強超級計算機千萬億倍。然而，當前量子計算面臨的關鍵挑戰在于，即便擁有數百個物理比特，仍需將錯誤率降至極低水平才能充分釋放算力潛能。因此，延長量子比特壽命與降低錯誤率，與增加比特數量具有同等重要性。普林斯頓團隊的研究聚焦于單比特壽命提升，而中科大團隊則在量子糾錯領域取得里程碑進展——2025年12月，基于107比特超導量子處理器"祖沖之3.2號"的研究成果顯示，該團隊在量子糾錯方向實現"越糾越對"的重大突破。

盡管硬件技術取得顯著進展，量子計算走向廣泛應用仍面臨多重障礙。技術路線分散是首要挑戰，超導、離子阱、光量子、中性原子等路徑各有優劣：超導系統易于集成但需極低溫環境，離子阱相干時間長但擴展困難，光量子適合通信但存儲難度大。如何整合研發資源、形成最優技術方案，仍需持續探索。其次，軟件生態與應用場景尚不成熟。除量子化學模擬、組合優化等少數領域外，目前缺乏能充分發揮量子優勢的"殺手級應用"，多數企業仍處于探索量子計算應用潛力的階段。跨學科人才短缺嚴重制約技術轉化。既精通量子物理又熟悉金融、制藥或人工智能等領域的復合型人才匱乏，成為量子計算產業化的重要瓶頸。

在通用容錯量子計算機實現前，"量子-經典混合架構"可創造早期價值。例如藥物研發領域，可通過經典計算機處理大部分流程，將分子能級計算等核心環節交由量子協處理器完成，實現算力互補與漸進式升級。量子計算與人工智能的融合正成為新突破口：人工智能可優化量子控制脈沖、提升量子門保真度；量子算法則有望加速機器學習訓練過程。這種雙向賦能模式，或將成為量子技術落地的重要途徑。