俄罗斯

量子硬件实现“侧翼超车” 离子对撞启动国际合作

2025年，俄罗斯基础研究财政投入持续加码，基础研究呈现“战略自主、重点突破、应用牵引”特征，在量子计算和粒子物理设施建设方面取得标志性进展。

俄罗斯科学院向联邦政府提出规划建议，2025年基础研究与探索性科研预算拨款达4960亿卢布（占GDP的0.26%），其中2500亿卢布用于国家任务基础拨款，1680亿卢布用于竞争性项目支持，780亿卢布投向科研基础设施。该方案规划2027年将基础研究方面的预算提升至GDP的0.4%，以追赶发达国家和新兴市场大国平均水平。

在量子计算方面，7月，俄罗斯科学院勒贝德夫物理研究所宣布，首台基于冷离子技术的50量子比特计算机通过测试并投入实际应用。该成果标志着俄罗斯采取差异化技术路线，绕过超导量子主流路径，在量子硬件领域实现“侧翼超车”。这一选择使俄罗斯在量子比特相干性和逻辑门保真度等关键指标上达到国际第一梯队水平，为后续量子算法开发和应用场景拓展奠定基础。

杜布纳联合核子研究所的“尼卡”离子对撞机于2025年中期正式启动国际研究项目。该装置旨在实验室条件下重建宇宙大爆炸后夸克—胶子等离子体状态，吸引了30个国家及欧洲核子研究中心参与，汇集130余家科研机构和企业。

英国

量子计算更接近实际应用 证明微观“时间倒流”可能

在基础科学领域，英国科研团队在2025年取得了一系列成果，尤其在量子领域展现了极强的创新能力。牛津大学物理学家将单个量子比特的控制错误率降至0.000015%，刷新了世界纪录；同时，该校团队利用光子网络接口成功连接两个独立量子处理器，使分布式量子计算更接近实际应用。在硬件与底层技术上，杜伦大学利用“光镊”技术实现了分子的长时间量子纠缠；东芝欧洲剑桥实验室研制出芯片级量子随机数生成器，增强了移动端数据安全性；国家物理实验室则开发出时间分辨率达皮秒级的单电子探测技术，为新一代量子设备奠定了基石。

在微观物理领域，物理学底层理论与实验观测实现跨越。萨里大学的研究从理论上证明量子微观世界中存在“时间倒流”的可能性，挑战了时间单向流动的传统观念。在粒子物理方面，牛津大学牵头的国际团队首次观测到太阳中微子触发的罕见核反应（碳转化为氮），展现了在极低能区间研究中微子相互作用的强大能力，为核物理研究打开了新窗口。

此外，在探索生命起源的道路上，伦敦大学学院与剑桥大学团队不仅模拟并展示了RNA在早期地球环境中的自我复制过程，还首次实现了RNA与氨基酸的化学连接。这一突破攻克了困扰科学界半个世纪的难题，为解答“蛋白质如何合成”及生命如何从无机走向有机提供了关键证据。此外，剑桥大学开发的“原子级搭积木”化学方法，为构建复杂分子及药物研发提供了高效策略。

美国

量子领域呈现多点突破 高能物理研究开启新维度

在量子计算方面，谷歌公司10月宣布了一项重要突破：在105比特的“Willow”量子处理器上，首次完成了具有可验证性的量子优势演示。这项名为“量子回声”的实验，计算速度达到经典超级计算机的约13000倍，为量子计算领域树立了一个新的里程碑。亚马逊云科技量子计算中心团队演示了一种对硬件需求更低的量子纠错系统。这一系统使用了“猫量子比特”，其创新设计能抵抗可能会干扰量子系统输出的特定类型的噪声和错误，同时实现量子比特需要的元器件总数比其他设计更少。芝加哥大学科学家则从理论上将量子计算机之间的连接距离大幅扩展至2000公里。

在量子粒子研究方面，美国布朗大学物理学家观察到一种新型量子粒子“分数激子”。这一发现将极大拓展科学家对量子领域的认知。加州大学尔湾分校科学家在五碲化铪材料中发现了一种全新的量子物质状态——自旋三重态激子绝缘态。这种近乎零能耗且抗辐射的奇异物质状态，将为深空计算技术带来变革，甚至开启“自充电计算机”新纪元。

在量子比特研究方面，加州理工学院科学家利用“光镊”技术，控制了6100个超冷中性铯原子，构建出目前规模最大的量子比特阵列。普林斯顿大学工程师研制出一种“长寿”超导量子比特，“相干时间”超过1毫秒。研究人员基于该比特构建了一个完全运行的量子芯片，并验证了其性能，为实现高效纠错和系统扩展清除了一大障碍。

在量子纠缠研究方面，加州理工学院科学家首次在超冷原子体系中实现了“超纠缠”态。这一成果标志着人类对这些原子的量子特性实现了前所未有的控制，为量子计算以及探索物理学基本问题的量子模拟开辟新路径，也为更紧凑、更高效的量子计算和量子存储奠定了基础。芝加哥大学研究团队成功展示了两个声波谐振器之间的高保真纠缠，标志着量子声学领域的重大进展。

关于物质起源等研究，多家国家实验室取得重大进展。美国能源部费米国家加速器实验室主导的μ子g-2实验团队公布了μ子磁异常的第三次也是最后一次测量结果，达到迄今为止最高的测量精度，刷新了全球对μ子磁异常的测量纪录。托马斯·杰斐逊国家加速器实验室首次测量了束缚在原子核内质子和中子中的胶子的分布特征。这一结果是理解胶子场分布的重大进展。布鲁克海文国家实验室所属相对论重离子对撞机上的sPHENIX粒子探测器发布首批成果，捕获了宇宙极早期物质形态的关键数据，有望为人类破解物质的起源之谜提供新线索。

在物质形态研究方面，华盛顿大学、麻省理工学院和哈佛大学科学家在钻石上“雕刻”出一种全新的物质形态：时间准晶体。这项突破有望为量子计算、精确计时等领域带来重大影响。麻省理工学院和哈佛大学物理学家首次在“魔角”石墨烯中直接测量了超流刚度——衡量材料超导性的一个关键指标，朝理解这种材料的非凡特性迈出了一大步。西北大学领衔的国际科研团队首次在原子尺度上拍摄了催化反应过程，这项研究有助了解催化剂是如何工作的，从而设计出更有效且可持续的化学反应过程。

此外，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室创造出迄今最亮的X射线，在极致密物质（包括惯性约束聚变过程中产生的等离子体）成像等诸多研究领域具有重要作用。威斯康星大学麦迪逊分校领衔的国际合作团队则生成了迄今最短的硬X射线脉冲，有望推动量子X射线光学的发展，甚至用于观察分子内部电子的运动。斯坦福国家加速器实验室团队创造了有史以来最高电流、最高峰值功率的拍瓦级电子束，有望帮助揭示真空本质。被誉为“全美最强激光器”的ZEUS系统正式开启2拍瓦科学实验，为高能物理研究开辟了新维度。

法国

开发量子网络操作系统 证实“拓扑偶素”现象

2025年，法国积极参与国际合作，在量子网络、粒子物理、水形态研究等基础研究领域获重大进展。

在量子技术领域，法国国家信息与自动化研究所、法国国家科学研究中心与荷兰、奥地利机构组成的量子互联网联盟成功开发出首个量子网络操作系统QNodeOS。该系统通过消除网络硬件与软件之间的障碍，实现了完全可编程性，为构建未来量子互联网奠定了坚实基础，有望彻底改变信息传输和处理方式。

在高能物理领域，位于法瑞边境的欧洲核子研究中心（CERN）的CMS和ATLAS实验共同证实了顶夸克-反顶夸克形成“拓扑偶素”的现象。若最终确认，这将成为继粲偶素与底偶素之后夸克偶素家族的新成员，为理解强相互作用和物质基本结构打开新窗口。

在物质科学方面，国际团队借助法国劳厄-朗之万研究所的中子光谱仪，首次通过实验观测到水的第四形态——“塑性冰七”。这一发现不仅验证了15年前的分子动力学模拟预测，更为理解木卫三、木卫四等冰卫星以及天王星、海王星等冰行星的内部结构提供了关键线索。

德国

聚焦量子微观创新 超级算力全面运行

2025年，德国的基础研究在三大领域持续推进：量子技术从理论走向工程原型、微观粒子物理学的精密探测，以及高性能计算对数字经济的赋能。

马普学会量子光学研究所（MPQ）在“类粒子”研究上取得理论突破，揭示费米子和玻色子之外的“类粒子”，为微观粒子分类提供新范式，也为量子物理学开启新的研究方向。MPQ与慕尼黑大学合作，在冷原子量子模拟中实现了新的量子相态观测，为理解复杂的多体量子体系提供了新窗口。MPQ与慕尼黑量子中心合作，推动量子信息存储与处理，探索量子机器学习融合量子力学与经典优化，应用于高能物理模拟。

慕尼黑地区和波恩的大学集群推动了超导量子比特和分子量子比特等硬件的基础研究，促进了量子误差抑制算法的开发，确保了从基础理论到算法实现的纵向整合。

在量子密钥分发与量子网络试验方面，弗劳恩霍夫与产业界合作，推动了混合通信链路演示，目标是实现城市和区域尺度的量子安全通信网。卡尔斯鲁厄理工学院启用了其20公里的新型光纤测试设施，用于传输和测试量子密钥。乌尔姆大学与德国航空航天中心合作启用了2.5公里的连接链路。

海德堡大学、亚琛工业大学等团队在粒子物理和新型探测器研发上保持活跃，其团队在Mu3e等实验中的像素探测器与高精度时间测量技术取得阶段性成果。对极端性能探测器的需求（如皮秒量级计时器）不仅提升了基础测量的灵敏度，其技术溢出效应也为数字经济相关的成像、医学物理等领域提供了创新路径。

于利希中心的欧洲第一台百亿亿次级超级计算机“木星（Jupiter）”进入全面运行阶段，成为支撑跨学科研究的关键节点，直接支撑了基础物理与量子研究的实验能力与模拟能力。此外，弗劳恩霍夫协会与IBM合作，在德国安装首台商用量子计算机，应用于材料科学模拟。

德国航空航天中心和马普学会推动了用于太空量子密钥分发的紧凑型光学终端的实验测试，拟在2027年前利用卫星实现跨欧洲的量子安全通信网络。亥姆霍兹联合会积极研发基于冷原子干涉技术的超高精度量子传感器，将用于下一代地球重力场测量。

韩国

开启量子产业进程 重点推进三大任务

韩国目前在量子科学的基础研究领域仍较薄弱，政府层面试图通过市场化和产业化带动该领域技术进步。

2025年11月初，韩国政府宣布成立“K-量子产业联合体”，正式开启量子技术产业化进程。韩国产业通商资源部主导该组织，三星电子、现代汽车等大型企业，以及大韩光通信等供应商共同参与。参与机构签署了一份谅解备忘录，旨在促进量子技术产业化，并承诺在关键领域密切合作。

同时，韩国政府公布了“量子技术产业化项目”，针对韩国量子技术产业化重点瓶颈，计划重点推进三大任务，包括量子组件的国产化、开发十项软件解决方案以应对产业挑战，以及建立量子技术应用基础。一是推进核心量子材料、零部件和设备国产化，通过国际合作推进量子处理器实现早期商用化。二是开发十大量子应用软件，针对重点产业领域应用需求，开发用于产品设计、性能预测、节能增效等产业所需量子软件，并对应用潜力进行验证。三是搭建量子应用三大基础设施。包括建设量子—超级计算融合平台，开设量子计算实务教育课程，推动以K-量子产业联合体为中心的民间主导的量子技术产业应用案例的挖掘与推广。

南非

量子计算平台投入使用 同位素研究设施升级

2025年是南非基础研究的一个转折点，量子科学成为一个重要的研究领域，微观粒子物理学通过战略合作保持了其在全球的影响力。

修订后的《2025年科技与创新白皮书》正式将基础研究认定为保障国家技术能力的关键要素，这与过去几十年对短期实用性的过度强调形成了鲜明对比。南非科学与技术创新局在2025/26年度预算中将基础研究拨款增加了18%，并将量子和粒子物理学指定为“国家优先领域”。

在量子技术领域，金山大学、IBM及南非科学与工业研究理事会合作研发的南非量子计算平台正式投入使用，该平台为非洲各地研究人员提供了可云访问的量子模拟和小型超导量子比特实验服务。在平台启动后的6个月内，已有超过40个研究小组注册使用该平台。开普敦大学科学家发现了一类在接近室温下稳定的拓扑绝缘体，研究成果有望加速在非洲多变气候条件下开发实用量子设备。此外，南非科创部和国家科学与工业研究委员会利用现有的光纤基础设施，启动了比勒陀利亚和开普敦之间的量子密钥分发链路测试，这是非洲首个城域规模的量子安全通信试验。

南非升级了iThemba实验室，完成了分离捕获外来同位素设施升级的第一阶段工作，提升了研究与天体物理学及核医学相关的稀有同位素的能力。南非物理学家在欧洲核子研究中心的ALICE实验升级项目中发挥了重要作用，粒子物理学与平方公里阵列团队之间的跨学科合作，推动了适用于射电天文学和暗物质搜索的低噪声探测器技术的发展。

日本

直接观测准晶体特性 探索碳材料相变机制

2025年，日本在物理学和量子科学领域延续了以基础机理探索为核心的研究路径，在凝聚态物理、量子材料等长期科学问题上取得一系列进展。

围绕强关联电子体系与量子相变研究，日本在低温物理领域持续取得进展。1月，理化学研究所发布研究成果，在极低温条件下对强关联电子材料进行精密测量，直接观测到量子临界行为随外场变化的响应特征。研究结果加深了对电子相互作用主导的相变机制的理解，为非常规超导和新型量子相的理论模型提供实验支撑。

在凝聚态物理领域，6月，由东京理科大学、东北大学等机构科学家组成的团队在二十面体准晶材料体系中首次直接观测到反铁磁长程有序。这一发现回应了自准晶被发现以来关于其是否能够形成长程磁有序的长期争论，为研究非周期体系中的量子物态提供了新的实验基础。

在量子材料与微观结构调控方面，名古屋大学研究团队在室温条件下实现了对高介电材料的各向异性原子层刻蚀控制。研究通过精确调控刻蚀方向和速率，在不引入明显结构损伤的情况下实现纳米尺度加工，为研究量子输运性质和界面效应提供了高质量样品基础。

此外，在碳材料基础研究领域，东京大学研究团队报告，在相对温和条件下，通过电子束照射诱导形成纳米金刚石结构。这一成果不仅深化了对碳材料相变机制的理解，也在材料物理与行星科学之间建立了新的研究联系。