目前主流的技术路线有超导、半导硅量子点 、离子阱、光学、钻石空位、中性原子以及量子拓扑这7个方向。每种路线各有优劣势,尚无任何一种路线能够完全满足实用化要求并趋向技术收敛。目前,前6种路径均已制作出物理原型机 ,但量子拓扑这一微软重注的方向尚无物理层面的实现。本文介绍前面5种量子计算实现方案。
1)超导量子计算
实现原理:电流在无电阻(人造超导或超导)电路回路中来回振荡,注入的微波信号使电流激发,让它进入叠加态。A resistance-free current oscillates back and forth around a circuit loop. An injected microwave signal excites the current into superposition states.
技术指标:
寿命Longevity (seconds) : 0.0001
成功率Logic success rate: 双量子99.9%,单量子99.99%
纠缠数量Number entangled: 20或51
支持的公司Company support:D-wave、Google、IBM、 Quantum Circuits
优势Pros:
Fast working. Build on existing semi-conductor industry.速度快,基于成熟的半导体工业
不足Cons:
Collapse easily and must be kept cold.容易塌缩,并且必须保持很低温度。
2)离子阱量子计算
实现原理:离子的量子能取决于电子的位置;使用精心调整的激光可以冷却并困住这些离子,使它们进入叠加态。
技术指标:
寿命Longevity (seconds) : >1000
成功率Logic success rate: 99.9%
纠缠数量Number entangled. : 70
支持的公司Company support:IonQ、霍尼韦尔
优势Pros:
Very stable. Highest achieved gate fidelities.很稳定,置信度很高。
不足Cons:
Slow operation. Many lasers are needed.操作慢,需要很多的激光。
3)半导量子点量子计算
实现原理:通过向纯硅加入电子,科学家们造出了这种人造原子;微波控制着电子的量子态。
技术指标:
寿命Longevity (seconds) :0.03
成功率Logic success rate: ~99%
纠缠数量Number entangled: 12
支持的公司Company support:Intel
优势Pros:
Stable. Build on existing semi-conductor industry.稳定,基于成熟的半导体工业。
不足Cons:
Only a few entangled. Must be kept cold.纠缠数量少。必须保持很低温度。
4)拓扑量子计算
实现原理:电子通过半导体结构时会出现准粒子,它们的交叉路径可以用来编写量子信息。
技术指标:
寿命Longevity (seconds) :N/A
成功率Logic success rate: N/A
纠缠数量Number entangled: N/A
支持的公司Company support:Microsoft.、Bell Labs
优势Pros:
Greatly reduce errors大幅度减少错误。
不足Cons:
Existence not yet confirmed.技术可实现性未得到验证。
5)钻石空位(Diamond vacancies)
技术原理:一个氮原子取代了碳原子及邻近晶格空位给钻石晶格增加了一个电子,量子自旋态以及附近的碳核可以用光控制。游离的氮原子核和多出的一个电子分别成为第一和第二个量子比特。更准确地说,是用它们的“自旋”来作为量子比特。
技术指标:
寿命Longevity (seconds) : 10
成功率Logic success rate: 99.2%
纠缠数量Number entangled: 6
支持的公司Company support:Ouantum Diamond Technologies
优势Pros:
Can operate at room temperature.能够在室温操作。
不足Cons:
Difficult to entangle.很难实现量子纠缠。
—煤油灯科技victorlamp.com编译整理—
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