3000倍提速，Q-Ctrl 联手IBM，打响「实用量子优势」第一枪

一项原本需要顶配经典超算集群硬抗100多个小时才能算完的复杂任务，如果换成量子计算机，需要多久？答案是：不到3分钟。

近日（2026年5月6日），量子计算软件公司Q-CTRL宣布，通过IBM的量子计算机，实打实地解决了一个具有商业价值的真实问题，实现了高达3000倍的绝对加速，真正实现了“实用量子优势”（Practical Quantum Advantage）。

图｜Q-CTRL实现了高达3000倍的加速（来源：Q-CTRL）

3000倍加速的含金量到底如何？

在目前的全球超级计算机算力中，有大约三分之一都被耗在了化学和材料模拟上。

为了研发更高性能的电池、更高效的太阳能板或是新型的发电设备，科学家们必须弄清楚材料内部的电子是如何相互作用的。

然而，这在经典计算机上是个堪称黑洞的计算瓶颈。

由于电子的微观行为极度复杂，如果要求精确模拟，传统超级计算机的极限大约只能处理20个左右的电子，再多就直接算不动了。

所以多年来，材料学界只能靠不断优化“近似求解”软件来勉强应付。

既然传统计算机不擅长，那就让遵循相同微观物理规律的量子计算机来试试，理论上讲，这类问题正是量子计算最擅长的高效求解领域（属于BQP复杂性类）。

然而现实很骨感：现阶段的量子计算机极不稳定，容易产生噪声和错误，导致算法崩溃。

传统应对错误的方法是“错误缓解”，但这种技术会大幅拖慢量子计算机的运行速度，把量子计算原本的速度优势消耗得一干二净。

这就是为什么多年来，量子计算界只能搞一些没有实际商业价值的难题来证明自己（比如2019年谷歌宣称的“量子霸权”）。它们证明了量子计算机能跑得快，但解决不了任何实际问题。

图｜材料结构（来源：Q-CTRL）

那么，Q-CTRL是如何破局的？

Q-CTRL这次挑了一个名叫“费米子模拟”（Fermionic Simulation）的经典难题，它被公认为是量子计算大展拳脚的绝佳候选者。

Q-CTRL没有选择硬抗硬件缺陷，也没有去开发新的应用层算法。他们自喻为“量子界的VMWare”，专攻底层性能管理基础设施软件。

这套软件能在算法运行期间直接强行压制错误，而不是等出错后再去费力弥补，从而成功保住了量子计算极度渴求的速度优势。

这就好比给一辆极易失控的F1赛车装上了最顶级的ESP（车身电子稳定系统），不仅保证了赛车不跑偏，还保住了它风驰电掣的速度。

图｜随着经典模拟“分辨率”的提高，量子模拟与经典模拟之间的一致性也随之提高。分辨率的提高会导致与量子计算机的一致性以及经典模拟运行时间的缩短。经验证，量子计算机的运行速度最多可比经典计算机快3000倍。（来源：Q-CTRL）

为了证明这套逻辑行得通，Q-CTRL拉来了业内最强的对手进行“打擂”。

作为传统派代表的，是材料科学界公认最顶尖、基于时间相关变分原理（TDVP）的经典算法软件ITensor。

这款由 Flatiron Institute 开发的软件战绩辉煌，自2015年发布以来支撑了1250多篇学术论文。

而作为量子派代表的，是调用了120个量子比特的 IBM 量子计算机，搭载了Q-CTRL的纠错软件，最高模拟了60个相互作用的电子，执行了超10000次两比特量子逻辑操作。

对决的结果非常清晰：为了让传统超算达到与量子计算相匹配的计算精度（约1%以内的误差率），传统软件的计算时间出现了灾难性的爆炸，耗时超过100小时。

而IBM量子计算机，包含了所有数据预处理、通信和硬件执行时间，仅用了区区两分半钟。

图｜量子计算机输出结果用于模拟相互作用电子，其尺度（120 量子比特）、演化时间和分辨率均超越了以往任何演示（来源：Q-CTRL）

3000倍提速加上满足行业精度标准，这两点共同证明了前头声称的“实用量子优势”。

这意味着，企业客户、材料工程师和化学家们，终于有了一个具有经济意义的理由去选择量子计算。

它不再是那种需要企业花钱“赌未来”的理论推演，而是当下就能为解决高价值商业问题带来真实投资回报率的生产力工具。

随着这套基础设施软件即将作为功能集成到 IBM 量子平台供公众使用，量子计算，终于到了该算点“正经事”的时候了。

引用：

[1]https://q-ctrl.com/blog/q-ctrl-delivers-3-000x-speedup-in-materials-discovery-for-the-energy-sector-with-quantum-computing-and-demonstrates-evidence-of-practical-quantum-advantage

[2]https://q-ctrl.com/blog/practical-quantum-advantage-signals-a-new-commercial-era-for-quantum-computing

联系与爆料： Qtumist_info@163.com

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