良心科普!全物理体系量子比特有哪些

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良心科普!全物理体系量子比特有哪些

5G通讯的应用,让硅光子技术快速发展。(图片来源:法新社)

目前量子计算技术用2个量子状态来叠加及纠缠,用以执行以量子比特为基础的运算,因此只要物质的物理性质具有二能阶系统(2-level system),都有可能成为量子比特的制作材料。

迪文森佐标准

根据迪文森佐标准(DiVincenzo's criteria)的要求,满足以下五项便可实现量子计算。

可扩充性(scalability)

可以将量子比特初始化(simple fiducial state)

长相干的退相干时间(long relevant decoherence time)

通用的量子逻辑门(universal quantum gate)

量子比特状态可测量。

其中可扩充性被列为第一要求,这也是半导体产业的核心价值。

因为无法持续扩展的科技并不实用,小规模的量子比特充其量是科普玩具。

全物理体系量子比特

当前,主要有以下几种实现量子比特的技术,包括超导体、离子阱(trapped ion)、金刚石空位(nano-diamond nitrogen vacancy)、拓扑量子、量子点、光子、核磁共振( NMR)等技术。

其中超导体和离子阱技术目前发展较为领先。

超导体

超导体可以用电荷、相位和磁通量三种方式来形成量子比特,目前普遍用电荷(叫transmon)的方式,IBM与Google的53位比特量子计算机皆采取此种技术。而国内中科院、中科大、本源量子、浙江大学等在此技术上均有布局。

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