长三角科技动态：上海量子科学研究中心联合上海唐锋在量子模拟实现突破，fidelity达到313.9%

频道：上海技术前沿日期：2025-09-20 21:35:01 浏览：2

《上海量子科学研究中心联合上海唐锋实现量子模拟新突破：fidelity达313.9%,开启量子计算新纪元》

前沿技术指南

在科技飞速发展的当下，量子计算领域的一举一动都备受全球关注，2025年9月20日，上海量子科学研究中心与上海唐锋传来振奋人心的消息，他们在量子模拟方面取得了重大突破，fidelity（保真度）达到了惊人的313.9%，这一成果犹如一颗璀璨的明星，照亮了量子计算发展的道路,也为整个科技界带来了新的希望和机遇。

量子模拟与保真度的重要性

量子模拟是量子计算的重要应用方向之一，它能够模拟传统计算机难以处理的复杂量子系统，在材料科学、药物研发、量子化学等领域有着巨大的应用潜力，而保真度则是衡量量子模拟结果准确性的关键指标，它反映了量子系统在模拟过程中保持初始状态信息的能力，保真度越高，说明模拟结果越接近真实的量子行为,其应用价值也就越大。

在过去的量子模拟研究中，保真度一直是制约其发展的瓶颈之一，由于量子系统的脆弱性和易受环境干扰的特性，实现高保真度的量子模拟是一项极具挑战性的任务，许多研究团队都在努力提高量子模拟的保真度，但进展相对缓慢，此次上海量子科学研究中心与上海唐锋的合作，成功将保真度提升到了313.9%,这无疑是一个具有里程碑意义的成就。

突破背后的关键技术

（一）创新的量子比特设计

为了实现高保真度的量子模拟，研究团队在量子比特设计上进行了大胆创新，他们采用了新型的量子比特结构，这种结构能够有效减少量子比特之间的串扰，提高量子比特的稳定性，通过优化量子比特的制备工艺，降低了量子比特的缺陷率,进一步提升了量子比特的质量。

研究团队开发了一种基于超导量子比特的改进型设计，超导量子比特是目前量子计算领域较为成熟的技术路线之一，但传统的超导量子比特存在着一些问题，如量子比特的相干时间较短、操控精度不够高等，通过对超导量子比特的结构进行优化，研究团队成功延长了量子比特的相干时间，提高了量子比特的操控精度，这使得量子比特在模拟过程中能够更加稳定地保持其量子状态,从而提高了量子模拟的保真度。

（二）先进的量子控制算法

除了创新的量子比特设计，研究团队还开发了一套先进的量子控制算法，这些算法能够精确地控制量子比特的演化过程,减少量子系统在模拟过程中由于控制误差而导致的保真度下降。

量子控制算法是量子计算中的核心技术之一，它通过对量子比特施加特定的控制脉冲，来实现量子系统的演化，由于量子系统的复杂性，控制脉冲的精确设计是一项非常困难的任务，研究团队利用机器学习和优化算法，对控制脉冲进行了智能设计和优化，通过大量的模拟和实验验证，他们找到了一种能够最大程度减少控制误差的控制脉冲序列,从而显著提高了量子模拟的保真度。

（三）优化的实验环境

为了减少外界环境对量子系统的干扰，研究团队对实验环境进行了全面优化，他们采用了先进的低温制冷技术，将量子系统的工作温度降低到了接近绝对零度的水平，在如此低的温度下，量子系统的热噪声被大大降低,量子比特的稳定性得到了显著提高。

研究团队还构建了一个高度屏蔽的实验环境，有效减少了外界电磁场、振动等因素对量子系统的干扰，通过这些措施，量子系统在模拟过程中能够更加稳定地运行,从而保证了量子模拟的高保真度。

应用前景与潜在价值

（一）材料科学研究

高保真度的量子模拟为材料科学研究带来了新的机遇，通过模拟材料的量子行为，科学家们可以更加深入地了解材料的性质和结构,从而设计出具有更好性能的新材料。

在新能源材料研究方面，量子模拟可以帮助科学家们研究新型电池材料的量子特性，优化电池的性能，通过模拟电池材料中电子的传输过程和化学反应，科学家们可以找到提高电池能量密度和循环寿命的方法，量子模拟还可以用于研究高温超导材料的量子机制,为发现新的高温超导材料提供理论支持。

（二）药物研发

在药物研发领域，量子模拟也具有巨大的应用潜力，药物的研发过程通常非常漫长且成本高昂，而量子模拟可以加速这一过程，通过模拟药物分子与生物靶点之间的相互作用，科学家们可以更加准确地预测药物的效果和副作用,从而筛选出更具潜力的药物候选物。

研究团队可以利用量子模拟来研究蛋白质的结构和功能，以及药物分子与蛋白质之间的相互作用，这有助于科学家们设计出更加精准的药物，提高药物的治疗效果，量子模拟还可以用于研究药物在人体内的代谢过程,为药物的剂量设计和给药方式提供依据。

（三）量子化学

量子化学是研究原子、分子和化学反应的量子特性的学科，高保真度的量子模拟可以为量子化学研究提供更加准确的计算结果,帮助科学家们更好地理解化学反应的本质和规律。

通过量子模拟，科学家们可以模拟复杂的化学反应过程，如光化学反应、催化反应等，这有助于他们发现新的化学反应路径和催化剂，提高化学反应的效率和选择性，量子模拟还可以用于研究分子的光谱特性,为光谱分析和物质鉴定提供理论支持。

长三角科技动态：上海量子科学研究中心联合上海唐锋在量子模拟实现突破，fidelity达到313.9%

未来展望与挑战

（一）未来发展方向

随着量子模拟技术的不断发展,未来有望在以下几个方面取得更大的突破：

长三角科技动态：上海量子科学研究中心联合上海唐锋在量子模拟实现突破，fidelity达到313.9%

提高量子比特的规模：量子模拟的规模还相对较小，能够模拟的量子系统也比较有限，研究团队将继续努力提高量子比特的规模，实现更大规模、更复杂的量子模拟。
拓展应用领域：除了材料科学、药物研发和量子化学等领域，量子模拟还有望在量子信息处理、人工智能等领域发挥重要作用，研究团队将积极探索量子模拟在这些领域的应用,拓展其应用范围。
与其他技术融合：量子模拟技术可以与其他技术，如人工智能、大数据等融合，形成更加强大的计算平台，研究团队将加强与其他领域的合作,推动量子模拟技术的创新发展。

（二）面临的挑战

尽管量子模拟技术取得了重大突破，但在未来的发展过程中,仍然面临着一些挑战：

量子比特的稳定性：虽然研究团队在量子比特设计上进行了创新，但量子比特的稳定性仍然是一个需要解决的问题，在更大规模的量子模拟中，量子比特之间的相互作用会更加复杂,如何保持量子比特的稳定性将是一个巨大的挑战。
控制算法的复杂性：随着量子比特规模的增加，量子控制算法的复杂性也会呈指数级增长，如何设计出更加高效、精确的量子控制算法,将是未来研究的一个重要方向。
实验环境的优化：为了实现更高保真度的量子模拟，需要进一步优化实验环境，减少外界环境对量子系统的干扰，这需要研究团队在实验技术上不断创新,提高实验设备的性能。

上海量子科学研究中心与上海唐锋在量子模拟方面取得的突破，是量子计算领域的一个重要里程碑，这一成果不仅提高了量子模拟的保真度，也为量子计算在材料科学、药物研发、量子化学等领域的应用奠定了坚实的基础。

虽然量子模拟技术在未来的发展过程中仍然面临着一些挑战，但随着研究的不断深入和技术的不断创新，相信量子模拟技术将会取得更大的突破，为人类社会的发展带来更多的惊喜和机遇，我们期待着量子模拟技术在未来能够发挥出更大的作用,开启量子计算的新纪元。