|量子计算的5种方案谁将取得比赛胜利？

文章图片

文章图片

五个候选方案正在竞争
围绕量子计算的一大热点问题，是哪种技术路径将最终赢得比赛。目前，主要有五个经过充分论证的候选方案正在竞争：超导、离子阱、光量子、半导体量子点和冷原子。所有这些方案都是在20世纪90年代开创性的物理实验和实现中开发提出的。
超导量子计算机方案是目前国际上进展最快的方案，拥有最多的技术追随者， IBM和谷歌凭借其深厚的技术积累和雄厚的资金实力在该领域发展迅猛。与国外相比，中国在量子计算各路线的进展中，超导量子计算的实验虽然起步较晚，但表现强势。长远来看，该条技术路线在未来较易实现规模化。
离子阱技术路线的优势在于相干性好，可纠缠量子比特数目多，逻辑门保真度高。离子阱系统是美国政府资助最多的两个量子计算研究方向之一，另一个是超导系统。除量子计算机以外，其还被广泛应用于量子化学、相对论量子力学、量子热力学等领域的量子模拟研究。离子阱量子计算至今已发展20余年，与超导量子计算的发展旗鼓相当。国际上，霍尼韦尔、IonQ和AQT在离子阱量子计算机的商业化方面进展较快。但国内对于离子阱量子计算机的实验研究只有不到十年的时间。
【|量子计算的5种方案谁将取得比赛胜利？】我国在光量子计算的研究中处于国际领先水平。光量子是除超导量子和离子阱之外研究进展较快的技术路线，国际上， Xanadu和PsiQuantum是两家发展较好的光量子计算机研制厂商。
由于半导体量子点计算机结合了当前的半导体工业技术，未来可以快速实现产业化，同时由于半导体量子比特体积较小，较超导技术路线和光量子技术路线而言更容易实现芯片化。但当前半导体量子比特的数量较少，且相干性较弱。国际上，美国英特尔、荷兰代尔夫特理工大学和Qutech、澳大利亚SQC公司、日本理化学研究所（RIKEN）从事硅自旋量子比特方面的研发。
值得欣喜的是，中科大郭光灿院士团队在硅基半导体锗纳米线量子芯片研究中取得了重要进展。由该团队郭国平教授领衔的本源量子公司已推出第二代硅基自旋二比特量子芯片——玄微XWS2-200 。
冷原子技术路线在进行量子模拟方面具有明显优势。国际上，法国的PASQA研究团队在2011年就开始建造由中性原子阵列制成的可编程量子模拟器。虽然我国在这一方面有所布局，但整体上参与的单位较少，研究时间也较短。
理论研究证明，针对一些任务，量子计算能比经典算法更快速、有效地完成任务。目前物理学界普遍的共识是，量子计算机不可能完全取代经典计算机，但在某些有特定难度的问题上将会取代经典计算机。

|量子计算的5种方案 谁将取得比赛胜利？

|量子计算的5种方案谁将取得比赛胜利？