量子運算量子位元數量：2026年狀態報告
簡明指南，了解量子電腦的現狀以及何時可能破解加密貨幣加密
什麼是量子位元？
把量子位元想像成量子電腦的「位元」，但更強大也更脆弱：
Physical Qubits（物理量子位元，又稱雜訊量子位元）
實際的硬體量子位元。它們經常出錯——就像在鍵盤上打字，每100次按鍵就有1次按錯字母。
Logical Qubits（邏輯量子位元，又稱糾錯量子位元）
多個實體量子位元協同工作創建一個可靠的量子位元。需要數百甚至數千個物理量子位元才能製造出一個真正可靠工作的邏輯量子位元。
The Goal: 要在實用執行時間（約2小時）內破解Bitcoin或Ethereum加密，需要約6,500個邏輯量子位元，按傳統表面碼換算約需800萬個物理量子位元。然而，基於QLDPC的新架構（Iceberg Quantum，2026年2月）已證明RSA-2048可用不到100,000個物理量子位元破解——降低了10倍。若類似技術同樣適用於ECDSA，比特幣的門檻可能遠低於此前預估。常被引用的「約2,330個邏輯量子位元」數字是理論最小寬度設計，但執行時間長得不切實際。
各公司當前量子運算狀態
| Company | Technology | Physical Qubits (2025-26) | Logical Qubits (Current / Target) | Target Year | Key Achievement | Reference |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IBM | 超導 | 156（Heron R2） | 1-2 / 200 | 2029 | 操作速度提高50倍。Starling系統：200個邏輯量子位元，1億次糾錯操作。Blue Jay：2033年前達到2,000個邏輯量子位元。System Two已部署。 | 路線圖 |
| 超導 | 105（Willow） | 低於閾值展示 / 100+ | 2028-29 | 首個證明糾錯可擴展（2024年12月）。從距離-3到距離-7實現指數級錯誤減少。強化學習驅動的自校準（錯誤率提升3.5倍）。 | Willow晶片 | |
| IonQ | 離子阱 | 36（Forte），256（2026年計畫） | 0 / 1,600（2028），200萬物理（2030） | 2028-30 | 99.99%雙量子位元閘保真度（世界紀錄，2025年10月）。來自Oxford Ionics收購的EQC技術（電子控制，非雷射）。可在都卜勒極限以上運作。Beam Search解碼器：錯誤減少17倍，標準CPU上<1毫秒。2026年計畫推出99.99%保真度的256量子位元系統。收購Skyloom（天基網路）。此保真度下物理-邏輯比低至13:1。 | 路線圖 |
| Quantinuum | 離子阱 | 98（Helios） | 48（距離-2，僅檢測）/ 數百個 | 2030（Apollo） | 當前部署系統品質最高。99.921%雙量子位元保真度（部署系統業界最佳）。QV >200萬。通過Iceberg碼以2:1比率實現48個邏輯量子位元（錯誤檢測，非糾正）。2026年1月提交200億美元以上IPO申請。 | 網站 |
| USTC（中國） | 超導 | 107（祖沖之3.2） | 低於閾值展示 / 擴展中 | 與Google持平 | 全球第四個實現低於閾值QEC的團隊（2025年12月）。美國以外首個。錯誤抑制因子1.40，距離-7表面碼。全微波洩漏抑制（減少72倍）。 | PRL |
| Infleqtion | 中性原子 | 1,600（Sqale） | 12（錯誤檢測+損耗糾正）/ 30（2026），1,000（2030） | 2026-30 | 99.5%雙量子位元閘保真度。1,600個原子（商業中性原子記錄）。首次在邏輯量子位元上執行Shor演算法（2025年9月）。已展示12個邏輯量子位元。將登陸NYSE:INFQ。NVIDIA NVQLink整合。伊利諾伊州量子中心5000萬美元合作計畫。 | 網站 |
| Atom Computing | 中性原子 | 1,180（第一代） | 開發中 / 100+ | 2027-28 | 99.6%雙量子位元閘保真度。室溫運行。與Microsoft合作推進容錯量子運算。未來幾年將擴展至100,000個原子。 | 網站 |
| QuEra | 中性原子 | 260（Gemini），448（展示） | 研發 / 10-100 | 2027-28 | 99.5%雙量子位元閘保真度。Harvard/MIT合作。448原子容錯架構，實現2.14倍低於閾值QEC（2025年11月，Nature）。向日本AIST交付了具備糾錯能力的機器。 | 網站 |
| Pasqal | 中性原子 | 1,000至10,000（2026） | 開發中 / 可擴展 | 2026-28 | 激進擴展：2026年實現10,000個物理量子位元。歐洲量子領導者。專注於優化和模擬。 | 網站 |
| Rigetti | 超導 | 84（Ankaa-3） | 開發中 / 100+ | 2028-30 | 99.5%雙量子位元保真度。模組化架構。計劃：2026年1,000+物理量子位元，2030年100,000邏輯量子位元。 | 網站 |
| PsiQuantum | 光子 | 開發階段 | 0 / 100+ | 2027-28 | 最雄心勃勃：2027-28年實現100萬+物理光子量子位元。室溫運行。採用半導體晶圓廠（GlobalFoundries）製造。10億美元以上E輪融資。AMD/Xilinx老將Victor Peng被任命為CEO（2026年2月），主導部署階段。在澳洲和芝加哥均有建設中的選址。 | 網站 |
| Microsoft | 拓撲 | Majorana 1原型 | 研發階段 / 待定 | 以年計而非以十年計 | 首次展示Majorana量子位元讀出（QuTech，2026年2月，Nature）：透過量子電容進行單次奇偶測量，相干時間>1毫秒。首個拓撲材料展示（2025年2月）。若獲驗證，可能需要更少物理量子位元。透過與IonQ、Quantinuum、Atom Computing合作來對沖風險。 | Azure Quantum |
| D-Wave | 混合（退火+閘模型） | 5,000+（退火） | 不適用（退火），閘模型開發中 | 2026閘模型 | 以5.5億美元收購Quantum Circuits Inc（2026年1月）。業界首創晶片上低溫控制。計畫2026年推出雙軌閘模型系統。退火系統無法破解加密。 | 網站 |
| Oxford Ionics | 離子阱 | 研發原型 | 不適用（已被IonQ收購） | 2025年合併 | 前99.99%世界紀錄保持者。電子量子位元控制技術現已成為IonQ技術堆疊的一部分。 | 網站 |
| blueqat | 矽（半導體） | 桌面原型 | 早期階段 | 2030：100量子位元 | 桌面級矽量子電腦，售價67萬美元。利用現有半導體晶圓廠（摩爾定律經濟學）。2026年1月在CES相關活動上展出。 | EE Times |
| Equal1 | 矽（CMOS） | Bell-1（出貨中） | 早期階段 | 擴展中 | 2026年1月籌集6000萬美元。機架式，可用於資料中心。無需稀釋製冷機。已向ESA航天HPC中心出貨。標準半導體製造。 | TQI |
| SQC | 矽（原子） | 11 | 研發 / 擴展中 | 2030+ | 矽中實現99.99%單量子位元和99.90%雙量子位元閘保真度（2025年12月，Nature）。660毫秒相干時間。利用半導體製造技術。 | Nature |
IBM
路線圖Technology: 超導
Physical Qubits: 156（Heron R2）
Logical Qubits: 1-2 / 200
Target Year: 2029
Achievement: 操作速度提高50倍。Starling系統：200個邏輯量子位元，1億次糾錯操作。Blue Jay：2033年前達到2,000個邏輯量子位元。System Two已部署。
Technology: 超導
Physical Qubits: 105（Willow）
Logical Qubits: 低於閾值展示 / 100+
Target Year: 2028-29
Achievement: 首個證明糾錯可擴展（2024年12月）。從距離-3到距離-7實現指數級錯誤減少。強化學習驅動的自校準（錯誤率提升3.5倍）。
IonQ
路線圖Technology: 離子阱
Physical Qubits: 36（Forte），256（2026年計畫）
Logical Qubits: 0 / 1,600（2028），200萬物理（2030）
Target Year: 2028-30
Achievement: 99.99%雙量子位元閘保真度（世界紀錄，2025年10月）。來自Oxford Ionics收購的EQC技術（電子控制，非雷射）。可在都卜勒極限以上運作。Beam Search解碼器：錯誤減少17倍，標準CPU上<1毫秒。2026年計畫推出99.99%保真度的256量子位元系統。收購Skyloom（天基網路）。此保真度下物理-邏輯比低至13:1。
Quantinuum
網站Technology: 離子阱
Physical Qubits: 98（Helios）
Logical Qubits: 48（距離-2，僅檢測）/ 數百個
Target Year: 2030（Apollo）
Achievement: 當前部署系統品質最高。99.921%雙量子位元保真度（部署系統業界最佳）。QV >200萬。通過Iceberg碼以2:1比率實現48個邏輯量子位元（錯誤檢測，非糾正）。2026年1月提交200億美元以上IPO申請。
USTC（中國）
PRLTechnology: 超導
Physical Qubits: 107（祖沖之3.2）
Logical Qubits: 低於閾值展示 / 擴展中
Target Year: 與Google持平
Achievement: 全球第四個實現低於閾值QEC的團隊（2025年12月）。美國以外首個。錯誤抑制因子1.40，距離-7表面碼。全微波洩漏抑制（減少72倍）。
Infleqtion
網站Technology: 中性原子
Physical Qubits: 1,600（Sqale）
Logical Qubits: 12（錯誤檢測+損耗糾正）/ 30（2026），1,000（2030）
Target Year: 2026-30
Achievement: 99.5%雙量子位元閘保真度。1,600個原子（商業中性原子記錄）。首次在邏輯量子位元上執行Shor演算法（2025年9月）。已展示12個邏輯量子位元。將登陸NYSE:INFQ。NVIDIA NVQLink整合。伊利諾伊州量子中心5000萬美元合作計畫。
Atom Computing
網站Technology: 中性原子
Physical Qubits: 1,180（第一代）
Logical Qubits: 開發中 / 100+
Target Year: 2027-28
Achievement: 99.6%雙量子位元閘保真度。室溫運行。與Microsoft合作推進容錯量子運算。未來幾年將擴展至100,000個原子。
QuEra
網站Technology: 中性原子
Physical Qubits: 260（Gemini），448（展示）
Logical Qubits: 研發 / 10-100
Target Year: 2027-28
Achievement: 99.5%雙量子位元閘保真度。Harvard/MIT合作。448原子容錯架構，實現2.14倍低於閾值QEC（2025年11月，Nature）。向日本AIST交付了具備糾錯能力的機器。
Pasqal
網站Technology: 中性原子
Physical Qubits: 1,000至10,000（2026）
Logical Qubits: 開發中 / 可擴展
Target Year: 2026-28
Achievement: 激進擴展：2026年實現10,000個物理量子位元。歐洲量子領導者。專注於優化和模擬。
Rigetti
網站Technology: 超導
Physical Qubits: 84（Ankaa-3）
Logical Qubits: 開發中 / 100+
Target Year: 2028-30
Achievement: 99.5%雙量子位元保真度。模組化架構。計劃：2026年1,000+物理量子位元，2030年100,000邏輯量子位元。
PsiQuantum
網站Technology: 光子
Physical Qubits: 開發階段
Logical Qubits: 0 / 100+
Target Year: 2027-28
Achievement: 最雄心勃勃：2027-28年實現100萬+物理光子量子位元。室溫運行。採用半導體晶圓廠（GlobalFoundries）製造。10億美元以上E輪融資。AMD/Xilinx老將Victor Peng被任命為CEO（2026年2月），主導部署階段。在澳洲和芝加哥均有建設中的選址。
Microsoft
Azure QuantumTechnology: 拓撲
Physical Qubits: Majorana 1原型
Logical Qubits: 研發階段 / 待定
Target Year: 以年計而非以十年計
Achievement: 首次展示Majorana量子位元讀出（QuTech，2026年2月，Nature）：透過量子電容進行單次奇偶測量，相干時間>1毫秒。首個拓撲材料展示（2025年2月）。若獲驗證，可能需要更少物理量子位元。透過與IonQ、Quantinuum、Atom Computing合作來對沖風險。
D-Wave
網站Technology: 混合（退火+閘模型）
Physical Qubits: 5,000+（退火）
Logical Qubits: 不適用（退火），閘模型開發中
Target Year: 2026閘模型
Achievement: 以5.5億美元收購Quantum Circuits Inc（2026年1月）。業界首創晶片上低溫控制。計畫2026年推出雙軌閘模型系統。退火系統無法破解加密。
Oxford Ionics
網站Technology: 離子阱
Physical Qubits: 研發原型
Logical Qubits: 不適用（已被IonQ收購）
Target Year: 2025年合併
Achievement: 前99.99%世界紀錄保持者。電子量子位元控制技術現已成為IonQ技術堆疊的一部分。
blueqat
EE TimesTechnology: 矽（半導體）
Physical Qubits: 桌面原型
Logical Qubits: 早期階段
Target Year: 2030：100量子位元
Achievement: 桌面級矽量子電腦，售價67萬美元。利用現有半導體晶圓廠（摩爾定律經濟學）。2026年1月在CES相關活動上展出。
Equal1
TQITechnology: 矽（CMOS）
Physical Qubits: Bell-1（出貨中）
Logical Qubits: 早期階段
Target Year: 擴展中
Achievement: 2026年1月籌集6000萬美元。機架式，可用於資料中心。無需稀釋製冷機。已向ESA航天HPC中心出貨。標準半導體製造。
SQC
NatureTechnology: 矽（原子）
Physical Qubits: 11
Logical Qubits: 研發 / 擴展中
Target Year: 2030+
Achievement: 矽中實現99.99%單量子位元和99.90%雙量子位元閘保真度（2025年12月，Nature）。660毫秒相干時間。利用半導體製造技術。
技術類型說明
超導
超低溫電路（比太空更冷）。閘操作快速（20-100奈秒），但需要在稀釋製冷機中進行極端冷卻。主導架構：IBM、Google、USTC。
離子阱
用電磁場捕獲的單個原子，用雷射控制。非常精確（最佳閘保真度），但操作較慢（1-100微秒）。領導者：IonQ、Quantinuum。
中性原子
光學鑷子（聚焦雷射束）中的原子陣列。高度可擴展（Caltech於2025年9月創下6,100量子位元記錄）。可在比超導更高的溫度下運行。領導者：Atom Computing、QuEra、Pasqal。
光子
使用光粒子（光子）。室溫潛力，與標準晶片製造相容。支援量子電腦之間的網路連接。領導者：PsiQuantum、Xanadu。
拓撲
理論方法，量子位元通過其物理結構天然受到錯誤保護。每個邏輯量子位元可能需要的物理量子位元數量少得多。Microsoft是主要支持者；仍處於早期階段。
矽/半導體
使用現有半導體製造在標準矽晶片上構建量子位元。具有摩爾定律式擴展和成本降低的潛力。領導者：blueqat、Equal1、SQC、Intel。
量子退火
僅專門用於優化問題。不是通用量子運算。無法運行Shor演算法，因此無法破解加密。D-Wave正在轉型以同時包括閘模型運算。
定義和術語
| Term | Simple Explanation |
|---|---|
| Physical Qubits（物理量子位元） | 實際的硬體量子位元。容易出錯（就像鍵盤中每100個鍵就有1個失敗）。 |
| Logical Qubits（邏輯量子位元） | 由數百到數千個物理量子位元協同工作製成的糾錯量子位元。運行Shor演算法所需的類型。 |
| Below Threshold（低於閾值） | 關鍵里程碑，增加更多量子位元會減少錯誤。Google Willow於2024年12月實現。此後又有三個團隊確認（Quantinuum、Harvard/QuEra、USTC）。 |
| FTQC（Fault-Tolerant Quantum Computing，容錯量子運算） | 可以無限期運行而不累積錯誤的量子電腦。密碼分析的最終目標。 |
| Gate Fidelity（閘保真度） | 量子操作的準確性。99.9%+（「三個九」或更好）是實用糾錯的閾值。當前最佳：99.99%（IonQ EQC，實驗室原型）。部署系統最佳：99.921%（Quantinuum Helios）。 |
| CRQC | Cryptographically Relevant Quantum Computer（密碼學相關量子電腦）——足夠強大以運行Shor演算法並破解ECDSA/RSA加密。目前尚不存在。 |
| Surface Code（表面碼） | 最常見的糾錯技術。將物理量子位元排列成2D網格。每個量子位元塊形成一個邏輯量子位元。更高的「距離」（更大的塊）意味著更低的錯誤率。 |
| QLDPC Codes（量子低密度奇偶校驗碼） | Quantum Low-Density Parity-Check碼。一種較新的糾錯技術，每個碼塊可編碼多個邏輯量子位元，開銷遠低於表面碼（例如，約860個物理量子位元可編碼14個邏輯量子位元，而距離-16的表面碼每511個物理量子位元僅編碼1個）。需要非局部連接，但可將所需物理量子位元總量降低約10倍。 |
| Lattice Surgery（格子手術） | 表面碼運算的基本操作。分割、合併和操縱邏輯量子位元。ETH Zurich於2026年2月首次在超導量子位元上展示。 |
| Quantum Volume（量子體積，QV） | 一種整體性能測量，將量子位元數量、品質、連接性和錯誤率組合成單個數字。Quantinuum Helios目前保持QV >200萬的記錄。 |
| ECDSA / secp256k1 | Bitcoin和Ethereum使用的數位簽章演算法和特定曲線。在足夠強大的量子電腦上容易受到Shor演算法攻擊。 |
| Shor's Algorithm（Shor演算法） | 一種量子演算法，通過以指數級速度解決因式分解和離散對數問題來破解RSA和ECDSA，比任何經典電腦都快。 |
| HNDL | Harvest Now, Decrypt Later（現在收穫，以後解密）。對手今天儲存加密資料以備將來量子解密。美聯儲已確認這正在積極發生於區塊鏈資料。 |
| PQC | Post-Quantum Cryptography（後量子密碼學）。設計用於抵禦經典和量子攻擊的新演算法。NIST於2024年8月標準化了三種：ML-KEM、ML-DSA、SLH-DSA。 |
資料來源
- 公司路線圖和官方公告（IBM、Google、IonQ、Quantinuum、Infleqtion、D-Wave、PsiQuantum等）
- Nature期刊出版物（Google Willow、Harvard/MIT/QuEra、USTC祖沖之3.2、SQC矽量子位元、Stanford腔陣列、QuTech Majorana量子位元讀出）
- Nature Electronics出版物（QuTech QARPET交叉棒晶片）
- Nature Physics出版物（ETH Zurich格子手術、Tokyo恆定開銷QEC）
- ePrint / arXiv預印本（Kim等人2026/106、Iceberg Quantum Pinnacle Architecture 2602.11457、IonQ Beam Search解碼器、Shor可靠性增強）
- The Quantum Insider行業分析
- Riverlane QEC報告2025（120篇論文，25位專家包括諾貝爾獎得主John Martinis）
- NIST後量子密碼學標準（FIPS 203-205）
- a16z crypto量子運算分析（2025年12月）
- 美聯儲HNDL研究（2025年10月）
Last Updated: 2026年2月16日