“你小时候一定看过超级英雄动漫《恐龙战队》，里面的宇宙正义使者Zordon(音译为佐藤)神似量子计算机，他的形态就是罐子里有个大脑。”向记者介绍眼前的超导量子计算原型机时，中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志团队的“90后”博士后徐昱脱口说出自己的童年回忆。

近日，《瞭望》新闻周刊记者走进中国科学技术大学超导量子计算实验室，独家见证了一台超导量子计算原型机的诞生：接近200根金属连接线如同“神经元”，被研发人员一一对应、小心翼翼地接到“大脑”量子处理器上，再为它一层一层套上“罐子”。等到安装完成，“罐子”将为聪明但敏感的“大脑”创造一个接近绝对零度的环境，让它不受干扰地“活”下去。

中国科学技术大学堪称超导量子计算原型机的“超级工厂”，在过去五六年已经搭建出10余台超导量子计算原型机。上一个作品是大名鼎鼎的“祖冲之二号”，求解“量子随机线路取样”任务的速度比当时全球最快的超级计算机快一千万倍以上，这是中国超导路线“量子优越性”的里程碑。

眼前正在组装的这台全新的超导量子计算原型机，在性能方面以“祖冲之二号”为目标，调试成功后计划接入量子计算云平台，开放给其他科研机构以及公众使用。团队期望，在使用过程中，“也许哪一天有个天才就创造了更优秀的量子算法，玩着玩着就推动了科技进步”。

见证超导量子计算原型机诞生

走进超导量子计算实验室，记者看到，布置简洁的房间，摆放着一台被拆开的稀释制冷机、一颗等待安装的量子处理器、一排机箱状的电子学设备——此次装机的主角。

被拆开的稀释制冷机悬挂半空。从上往下共有四层依次变小的金属圆盘，又细又密的金属线贯穿其中，一端连着电子学设备，另一端垂在底部等待安装量子处理器。

“超导量子计算原型机跟电脑很像，电子学设备相当于电脑主板，由它向量子处理器发号施令，量子处理器运算好再回传给它。而且，超导量子比特可以人工制造，与集成电路制造工艺相通。”徐昱介绍，在量子计算的多种技术路线中，超导是最像经典计算的一款，被认为是有可能率先实现实用化量子计算的方案之一。

团队博士李少炜小心翼翼地从盒子中取出量子处理器，正方形，手掌大小。团队采用倒装焊3D封装工艺，实现大规模比特集成，封装好的金属外壳上排布着很多接线孔，看不到内部结构。就像电脑处理器里精密排布着大量晶体管，量子处理器内部精密排布的是一种名为约瑟夫森结的核心元器件，每个量子比特中都包含了一对约瑟夫森结。

徐昱介绍，两层铝中间夹一层氧化铝，一个约瑟夫森结就做好了。它的大小不到一微米，是“超导体-非超导体-超导体”的“三明治”结构。当温度降低到接近绝对零度时，铝会呈现出超导性，具体表现为电阻变成零，能制备出量子态。

安装耗时接近2个小时，看似波澜不惊，其实紧张细致。连接线总共接近200根，李博士全程都在拿着工具接线，接错一根，就可能导致一个量子比特不能正常控制，影响性能。

“和‘祖冲之二号’一样，这台量子处理器设计有176个量子比特，其中有66个数据比特，110个耦合比特来控制量子耦合的开启和关闭，还有一些读取信号输入和输出的线。每根线有编号，与接线孔一一对应。”李少炜说。

终于到套“罐子”最后一步，这让记者联想到俄罗斯套娃。两三个科研人员从最小号的罐子开始，一层一层给稀释制冷机套上外壳。先托住底部的两层圆盘，再套中号罐子多盖住一层圆盘……直到最后一层、最大的罐子。

正式运行时，稀释制冷机内部处于真空状态，温度只通过金属部分来传递。“我们的目标温度是接近绝对零度(零下273.15摄氏度)，用液氦层层降温。”徐昱说，圆盘间的降温非常精细，“倒数第三层已经非常接近绝对零度了，只高0.8度，最后一层要把温差缩小到0.01度。”

快!还能更快!

装在“冰柜”里才能运行的庞然大物，很容易让人联想到人类科技史上的第一台计算机——1946年诞生的埃尼阿克，它大到充满了整个房间，形态和功能都处于非常初级的阶段，但意义非凡。

时至今日，计算机的形态代代更迭，但是人们对其运算能力的追求并没有改变：快!还能更快!而这也正是量子计算令人着迷的原因。

“即使是现在的初级阶段，量子计算原型机处理某些特定问题的速度已经超越了超级计算机，学界称之为实现‘量子优越性’。”徐昱说。

量子计算的核心研究目标是增加可操纵的量子比特数量，并提升操纵的精度，最终应用于实际问题。实现“量子优越性”的技术难度，是量子计算研究的一个分水岭，一般需要比特数目达到50个左右。

从原理上看，操纵N个量子比特的量子计算机，可以对2的N次方个数据同时进行数学运算，相当于经典计算机重复实施2的N次方次操作。经典计算机的所有语言都可以用0和1组成的代码来存储和传输，信息的最小单元叫做比特，一比特只有一个特定状态，要么是0，要么是1。而量子比特是0和1的叠加态，它既是0又是1。

徐昱告诉记者，由于可操纵的比特数目还处于初级阶段，学界为使其更早地展现出优势，想到了“量子