量子计算有哪些技术路线

超导、离子阱、光量子、硅量子点、拓扑量子比特

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为什么要搞清楚技术路线？

很多新手把“量子计算”当成黑科技魔法盒，其实各家都在做“不同口味的蛋糕”。理解路线差异，相当于知道哪家店用的是动物奶油还是植脂奶油，免得买回家才发现口味不对。

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路线一：超导量子比特

原理一句话

把极低温下的电流环当作人造原子，用微波脉冲控制“0”“1”状态。

商业玩家

• IBM（百量子比特级线上机时）
• 谷歌（2019宣布“量子霸权”）

业内戏称这是“冰箱生意”——一台稀释制冷机造价≈北京一套房。

优缺点速览

优点：工艺与现有半导体兼容，读取速度快。
缺点：需接近绝对零度的环境，每增加一个比特就多一段微波线，布线成“意大利面”。

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路线二：离子阱

“光与原子共舞，就像《红楼梦》里贾宝玉与林黛玉的灵魂呼应。”——诺贝尔物理学奖得主David Wineland在清华演讲中以此比喻离子阱。

技术亮点

长相干时间（毫秒级）与超高保真度（99.99%）是护城河。
离子被电磁场锁住，像悬空的小球，激光则像“魔术师的手指”，翻飞之间完成运算。
代表企业：IonQ、Honeywell今年先后以SPAC方式上市，股价一年翻三番。

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路线三：光量子计算

不用极低温，室温就能跑。让单光子带上信息，通过光纤或可编程硅基芯片传输。

我国“九章”原型机用76个可探测光子完成高斯玻色采样，被《Nature》称作“最快算盘”。

关键难题：单光子源“像熊猫一样稀少”，且探测器效率仍是瓶颈。

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路线四：硅量子点

把电子塞进“硅井”，利用电子自旋做比特。好处是代工厂可以复用现有CMOS产线，台积电已在3 nm节点试样。

澳大利亚SQC公司去年发布的单原子链成果显示，相干时间已破秒级——比超导高了三个数量级。

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路线五：拓扑量子比特

微软把赌注压在马约拉纳费米子这类“宇宙幽灵”上。理论上，拓扑态天生对噪声免疫，如同《西游记》给系统加了一层金刚罩。

然而，2022《Science》论文质疑微软数据误导，让这条路线蒙上阴影，至今未拿出可测芯片。

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新手最关心的三件事

1. 什么时候买到民用量子机？
   答：十年内别想，但云端调用已成现实，IBM Q Experience只要注册即可跑量子线路。
2. 学哪条路线最不吃亏？
   答：先学超导与离子阱的公开课，因为教材最多；光学适合通信背景转学，硅量子点适合微电子工程师。
3. 普通人有什么红利？
   答>学会用Qiskit或Cirq写量子线路，就可能成为早期“云量子”应用开发者，就像2005年抢注iOS开发者账号的那批人。

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未来一年值得跟踪的指标

• IBM 433比特“Osprey”的实际纠错成功率
• IonQ 32比特机的高斯门保真度能否突破99.9%
• 中科大是否发布可编程光量子芯片开源设计
• MIPS指令集衍生出的混合量子-经典编译框架开源进度

如果把量子计算比作马拉松，现在的选手还停留在起点，只不过有的人穿钉鞋、有的人穿钉鞋还打赤脚。作为观众，我们不必先押注冠军，只需看清他们脚下哪条赛道先铺好柏油。