量子优势实证：材料模拟速度提升3000倍

澳大利亚量子基础设施软件公司 Q-CTRL 周二宣布，其在 IBM 120 量子比特量子平台上完成了具有商业价值的材料科学模拟，仅用两分钟便完成了一项费米子模拟任务，而当前最优秀的经典软件需要超过 100 小时，速度提升达 3000 倍。这被认为是业界首次实现“实用量子优势”。

演示成果

此次成果聚焦于费米子模拟——一种用于研究材料中电子如何产生能量传输、存储和发电特性的计算问题，涵盖超导体和储能材料等领域。Q-CTRL 的性能管理软件在 IBM 量子硬件运行时有效抑制了错误，使系统得以调用 120 个量子比特并执行超过 9,000 次双量子比特量子逻辑操作。Q-CTRL 博客

在经典基准测试方面，Q-CTRL 将量子计算结果与弗拉特朗研究所的张量网络软件包“时间相关变分原理”（TDVP）进行了对比——该工具自 2015 年以来已支撑超过 1,250 篇学术论文。两种方法的结果吻合度在约 1% 以内，但经典模拟在高性能计算集群上耗时超过 160 小时才达到这一精度，而量子计算——包含所有预处理、通信和数据处理环节——仅用约两分半钟便完成了计算。

行业反应与背景

此次公告发布前几天，IBM 首席执行官阿尔文德·克里希纳在 IBM 2026 年第一季度财报电话会议上向分析师表示，公司期望合作伙伴“今年能够借助 IBM 硬件，率先实现量子优势的具体案例”。The Quantum Insider

Q-CTRL 首席执行官兼创始人迈克尔·J·比尔丘克表示：“这些成果标志着一个新时代的开启——如今广泛普及的量子计算机，将在早期采用者真正关心的问题上，开始实现正向投资回报。”Q-CTRL 博客

IBM 研究院院长、IBM 院士杰伊·甘贝塔表示，这一成果展示了“这些系统如何助力科学工作流程”，并补充道，IBM“已经超越了‘量子计算机是否有实用价值’这一问题，正朝着‘如何用好量子计算机’的方向迈进”。Q-CTRL 博客

下一步展望

本次演示中使用的基础设施软件配置即将以 Qiskit Function 的形式在 IBM Quantum Platform 上公开发布，使研究人员和企业用户能够将量子计算融入化学与材料研发工作流程。Q-CTRL 承认，未来专用经典算法或 GPU 加速方案或许能缩小差距，但同时指出，此类解决方案“尽管面临大量研究需求和行业需求，至今仍未能实现”。Q-CTRL 博客

目前，全球约三分之一的超级计算机算力用于化学与材料模拟。波士顿咨询集团的 Jean-Francois Bobier 对此表示赞同，称这一成就是“向业界发出的重要信号，表明量子模拟已经成熟，并将成为未来材料发现研发路线图中不可或缺的组成部分”。Q-CTRL 博客