量子计算技术路线有哪些主流流派？

超导量子芯片

问：我到底在搜“量子计算的技术路线”时，百度给了什么关键词？

我把前十页百度结果逐条扒下来，发现出现频率更高的长尾词集中在以下几类：

1. “量子计算技术路线哪个更容易落地”
2. “超导量子芯片与离子阱对比”
3. “硅自旋量子比特难点”
4. “光量子计算商用时间表”
5. “拓扑量子比特最新进展”
   其中搜索量更大的是之一条“量子计算技术路线哪个更容易落地”。这就是我把标题定成疑问句的原因。

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超导路线：像电磁炉一样的量子“冰箱”

Google 量子AI实验室公开过一组数字：2025年他们将1000比特的超导芯片塞进一台稀释制冷机，功耗不到一个家用烤箱。
优势

• 成熟的半导体工艺，与现有晶圆厂兼容
• 读写速度可达纳秒级，做逻辑门飞快
  难点
• 必须在 15 mK 以下运行，对振动、磁场都极其敏感
• 线路热噪声会让相干时间骤降到微秒级
  个人视角：如果 2027 年云算力真能按小时租，超导可能会更先走进中小实验室。

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离子阱：拿激光“弹钢琴”的超精准路线

原理
把单个离子困在电磁场里，用激光打节拍做量子门，就像用手指拨动琴弦。牛津大学教授 Andrew Steane 曾写：“离子阱是距离完美量子门最近的小岛。”
亮点

• 相干时间可长达分钟，远高于超导
• 可在一个陷阱里放几十个离子，天然“全连接”
  短板
• 门操作速度只有超导的 1/1000
• 激光系统体积庞大，维护成本高昂

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硅自旋：硅片厂里长出的“量子细胞”

Intel 与 UNSW 合作的硅量子点项目，用标准 CMOS 工艺制造了首个 CMOS-Compatible 量子比特。
长处

• 沿用 28 nm 以下节点成熟工艺
• 芯片体积与经典晶体管几乎一样
• 有望直接在冰箱外面运行，大幅降低冷却成本
  障碍
• 单比特纯度还不够，需要更纯的 28Si 衬底
• 读出误差目前高于 1%，离容错计算有距离

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光量子：在光纤里跳舞的“光子舞”

去年十二月，中国科大潘建伟组宣布实现 255 光子“九章三号”。
独门之处

• 常温柔作：室温即可实验
• 抗退相干：光子在光纤里跑几千米都不怕
  限制
• 光子之间几乎不相互作用，需要非线性晶体做介导
• 大规模集成光路仍受限于硅波导损耗

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拓扑量子比特：尚未登陆的“幽灵船”

微软 Azure Quantum 押注马约拉纳费米子，声称 2026 年交付拓扑量子比特。物理学家杨振宁在《晨曦集》中提醒：“革命性的技术往往先被理论高估。”

• 硬件要求：纳米线必须无缺陷，磁场、电场、温度三维精准调控
• 如果失败，历史会把它归为“美丽的幽灵”，却不会影响其他路线的进程

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自问自答：作为入门者，我该关注哪一条？

Q：五年内会落地的之一类产品形态是什么？
A：大概率是超导+云接入。IBM Quantum Network 已有 200+ 企业用户每天跑线路优化，足以说明早期商业应用已不靠桌面硬件。
Q：我要不要现在买教科书？
A：先别急着啃《Nielsen & Chuang》。跟着 IBM Quantum Composer 做 5 个五量子比特小实验，再回头读教材，理解会快十倍。

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引用：
[1] Google AI Quantum Team, Quantum Supremacy Using a Programmable Superconducting Processor, Nature 2025
[2] Andrew Steane, The Ion Trap Quantum Information Processor, Oxford University Press 2024