量子硬件的发展现状
量子硬件正在逐步走出概念验证阶段,但由于工程瓶颈,实用的大规模系统仍需数十年才能实现。根据来自多家机构研究人员的联合分析,量子技术已进入一个关键的发展阶段,类似于晶体管早期的时代。
研究评估的量子硬件平台
来自芝加哥大学、麻省理工学院、斯坦福大学、因斯布鲁克大学和代尔夫特理工大学的科学家在研究中评估了六种领先的量子硬件平台,包括:
- 超导量子比特
- 被捕获的离子
- 中性原子
- 自旋缺陷
- 半导体量子点
- 光子量子比特
研究人员指出,这项评审记录了从概念验证实验到早期系统的进展,这些系统在计算、通信、传感和模拟等领域具有潜在应用。
面临的工程挑战
科学家们表示,大规模应用,如复杂的量子化学模拟,需要数百万个物理量子比特和远超当前能力的错误率。报告指出,主要的工程挑战包括:
- 材料科学
- 可大规模生产设备的制造
- 布线和信号传输
- 温度管理
- 自动化系统控制
研究人员将其与1960年代早期计算中面临的“数字暴政”问题进行了比较,强调了协调工程和系统级设计策略的必要性。
技术准备水平的差异
分析发现,各个平台的技术准备水平各不相同:
- 超导量子比特在计算方面的准备程度最高
- 中性原子在模拟方面表现最佳
- 光子量子比特适用于网络
- 自旋缺陷则用于传感
研究人员指出,目前的准备水平表明的是早期系统级演示,而非完全成熟的技术。
未来展望
根据这项研究,进展可能会反映经典电子学的历史轨迹,需要数十年的渐进创新和共享科学知识,才能使实用的公用事业规模系统变得可行。