摘要：不知不觉中，2025年已经到来，你的跨年是如何度过的？2024年12月31日晚，中国科学院学部工作局、上海市科学技术委员会、上海广播电视台共同主办“复兴路上的科学力量中国科学院2025跨年科学演讲”，为大家带来一场知识盛宴，感受科技未来，迎接新年的钟声。其中，

不知不觉中，2025年已经到来，你的跨年是如何度过的？2024年12月31日晚，中国科学院学部工作局、上海市科学技术委员会、上海广播电视台共同主办“复兴路上的科学力量中国科学院2025跨年科学演讲”，为大家带来一场知识盛宴，感受科技未来，迎接新年的钟声。其中，全国政协委员，中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所、物理与天文学院讲席教授丁洪带来硬核演讲《铁马冰河入梦来：量子计算机的晶体管》，深入浅出地为公众拆解量子计算机的技术路径和前景，以前沿主题带领观众触摸未来。

量子，对我们来说是个神秘又迷人的词语；但对于科学家来说，却已经成为了一个触手可及且充满无限可能的世界。尤其是量子计算机，就是一种建立在量子力学原理之上的超级计算机。一旦实现，必将改变整个世界，因此已经成为当前全球科技竞争的焦点之一。

“人类现在经历过三次工业革命，其实背后都是颠覆性技术和革命性的科技发现。第三次工业革命出现了计算机，其后面的科学正是量子力学。”丁洪说，“如今，量子计算机‘很火’，它有天然的并行计算能力，且计算能力随着量子比特的位数增加呈指数增加。目前，量子计算机主流方案有超导电路、量子点、量子光学、金刚石的NV色心、离子阱、冷原子光晶格。”

“量子计算机有一个特点：不能受干扰，所以很容易出错，要用大量的量子比特（约百万级）去纠错。而当前技术，距离百万级的差别还非常大。”丁洪说，“有一种方式，与纠错的量子比特方法不同，那就是拓扑量子计算——利用非阿贝尔任意子拓扑保护，通过像编辫子似的方式交换任意子的位置，在硬件层次上进行量子纠错，从而开辟了量子计算领域。拓扑可以被扰动、变形，它的拓扑性质不变。”

“意大利物理学家马约拉纳预言了马约拉纳费米子，其正粒子完全等同反粒子，马约拉纳任意子是一种只存在于两维空间的更为特殊粒子。”丁洪介绍了最近铁基超导体因其具有相对高温和高纯度正在成为一种新的充满希望的马约拉纳平台，讲述了在铁基超导马约拉纳平台(“铁马平台”)的系列发现，其巨大的拓扑能源为马约拉纳任意子确认提供了令人信服的证据，并有望未来制备出拓扑量子比特-量子计算机的“晶体管”。

“尽管现有的量子计算方案已实现超过100个量子比特的计算机，但是由于错误率较高，距离可实用化的要求仍然相去甚远。”在丁洪看来，拓扑量子计算很可能是量子计算机未来的选择。实用化的量子计算方案应兼具高容错性、可扩展性、无需极端低温。长远来看，丁洪的“铁马梦”，或许是打造出适合量子计算机的晶体管，找到拓扑量子比特应用的新方案。

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来源：政协头条一点号