2025年全球量子计算新进展深度分析

2025/072025年全球量子计算新进展深度分析Contents目录声明I. 摘要II. 引言2.1 2025年量子计算概览：年度技术焦点2.2 研究目的与范围III. 2025年全球量子计算重大进展3.1 PsiQuantum的光子量子计算平台3.2 微软的拓扑量子比特3.3 D-Wave的超导量子退火处理器3.4 用于硅MOS型电子自旋量子比特的CMOS芯片控制3.5 无线太赫兹低温互连技术3.6 可互换超导量子比特器件的初级网络3.7 电子-光子量子片上系统3.8 超导量子计算机的扩展挑战IV. 结论参考链接123444679121518202224262701本报告体现的内容和阐明的观点力求独立、客观，本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。02本报告旨在梳理和呈现2025度内全球与量子细分技术和产业领域发生的重要事件，涉及数据及信息以公开资料为主，以及对公开数据的整理。并且，结合发布之时的全球经济发展状态，对短期未来可能产生的影响进行预判描述。03本报告重点关注2025年度量子计算细分行业发生的相关内容，以当地时间报道为准，以事件初次发布之时为准。对同一内容或高度相似内容的再次报道，若跨年度，不视为2025年发生的重要事件。04本报告版权归光子盒所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，须注明来源（2025年全球量子计算新进展深度分析 [R]. 光子盒. 2025.07）。本报告最终解释权归光子盒所有。05任何个人和机构，使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、印刷等。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。06本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。07本报告涉及动态数据，呈现截至统计之时的情况，不代表未来情况，不够成投资建议，请谨慎参考。2声明本报告旨在深入分析2025年全球量子计算领域取得的重大进展。2025年被联合国定为“国际量子科学与技术年”，这凸显了该领域自20世纪80年代理论起源以来的快速发展。报告详细审视了横跨光子、拓扑、超导和硅基电子自旋量子比特等多样化量子比特模式的关键突破，以及量子互连和控制系统方面的重大进展，对每项成就都进行了技术细节、创新点及其对可扩展性这一核心挑战的影响的深入剖析。此外，报告还探讨了量子计算在扩展过程中面临的巨大工程和环境障碍，将其与欧洲核子研究中心（CERN）或激光干涉引力波天文台（LIGO）等大型科学设施的建设相类比，强调了产业界与学术界持续合作的日益重要性。本年度的进展表明，尽管研究方法各异，但整个领域正趋向于解决量子系统可扩展性的共同目标。这种趋同的焦点揭示了，当前量子计算发展的主要驱动力在于如何将单个高性能量子比特扩展至数百万个，并使其可靠地协同工作，而非仅仅提升单个量子比特的性能。3I.摘要2025年是联合国量子信息科学与技术年，对量子计算领域而言是极具里程碑意义的一年，这一殊荣彰显了自20世纪80年代初量子计算概念首次提出以来，以及20世纪90年代量子处理器超越传统处理器的巨大潜力日益明朗化以来，该领域所取得的飞速发展 。近年来，量子硬件的实际形态已逐步显现，学术界和工业界的研究团队在过去一年中展示了多项强大的成果，极大地激发了人们对这项技术的兴奋和期待。自2025年1月以来，这种快速发展势头有增无减。量子计算从最初的理论构想发展到如今具备强大演示能力的硬件，标志着该领域已从纯粹的概念或小规模实验阶段迈向了更成熟的阶段。当前对量子计算的期待已不再仅仅基于抽象的理论前景，而是植根于日益强大的硬件能力，这也预示着量子技术正处于发展历程中的一个关键时期，即从基础研究向工程实现和实际应用加速转变。42.1 2025年量子计算概览：年度技术焦点II.引言本报告旨在对2025年1月以来全球量子计算领域的新进展进行详细分析，主要依据近期发表于《自然-电子学》(Nature Electronics)上的一篇社论及其引用的研究文献。报告范围涵盖对每项重大成就的技术基础、创新之处及其对量子领域（特别是对量子系统持续面临的可扩展性挑战）更广泛影响的深入探讨。2.2 研究目的与范围PsiQuantum的光子量子计算平台微软的拓扑量子比特D-Wave的超导量子退火处理器用于硅MOS型电子自旋量子比特的CMOS芯片控制无线太赫兹低温互连技术可互换超导量子比特器件的初级网络电子-光子量子片上系统超导量子计算机的扩展挑战0102030405060708III. 2025年全球量子计算重大进展562025年，全球量子计算领域涌现出多项突破性进展，涵盖了从新型量子比特制造平台到提升系统可扩展性的互连技术。下表总结了本年度的主要成就：月份研究团队/公司核心技术/突破主要影响/意义2月PsiQuantum可制造的光子量子计算平台为实用级、容错量子计算机提供可扩展路径2月微软拓扑量子比特 (Majorana 1)提出一种固有抗环境干扰的量子比特，但引发社区质疑3月D-Wave超导量子退火处理器在神经网络训练中展现优于经典模拟器的性能5月麻省理工学院和康奈尔大学Jinchen Wang团队无线太赫兹低温互连技术显著降低量子处理器与控制器之间的数据传输热负荷，提升可扩展性6月悉尼大学、Diraq、新南威尔士大学联合团队毫开尔文温度下CMOS芯片控制硅MOS型电子自旋量子比特验证低温CMOS集成控制自旋量子比特的可行性，解决I/O瓶颈7月伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Wolfgang Pfaff团队可互换超导量子比特器件的初级网络通过模块化架构和高效互连实现超导量子处理器可扩展性7月加州大学伯克利分校、波士顿大学和西北大学Danielius Kramnik团队电子-光子量子片上系统在商用CMOS代工厂制造，实现量子光源的片上稳定和可扩展生产7月谷歌量子人工智能的Anthony Megrant和Yu Chen超导量子计算机的扩展挑战分析强调扩展至容错量子计算的巨大工程挑战及产学研合作的重要性2025年全球量子计算重大进展图表 2025年1月至7月全球量子计算领域的主要技术成就光子盒研究院 QUANTUMCHINA | 2025.7PsiQuantum的光子量子计算平台0172025年2月，PsiQuantum公司在《自然》(Nature)杂志上发表了一项突破性研究，报告了一种可制造的光子量子计算平台。这项核心成果围绕其Omega 芯片组展开，该芯片组专为实用级量子计算设计，将单光子量子比特与电信级硅光子技术相结合。PsiQuantum称这种集成对于克服显著的可扩展性挑战和实现高保真量子互连至关重要，而后两者都是构建百万量子比特系统所必需的要素。该平台的所有光子组件均展现出“超越现有技术水平的性能”，包括高保真量子比特操作以及直接、长距离的芯片间量子比特互连。这种互连被视作实现规模化的关键推动因素，这对于许多其它的平台而言一直是一项难以逾越的挑战。PsiQuantum的方法着重于通过光子学路径实现大规模、容错量子计算机的清晰路