量子计算战争：一场国家实力和技术路线的双重对抗( 三 ) 雷锋网按：在人类计算技术的

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IBM 的 Quantum System One 系列量子计算机，图片源自 IBM
量子处理器就是一个量子系统，该处理器包含一些量子位。这些量子位有两种配置，一个量子位门和两个量子位门。假设有一个具有 16 个量子位的量子处理器，量子位排列在二维 4 X 4 阵列中。前三行（从上到下）可能由一个量子位门组成，最后一行可能有两个量子位门。
在经典计算中，将一个数字输入计算机，经过计算函数就会有一个数字输出。但在量子计算机中，处理功能十分复杂。

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研究人员在英特尔实验室调整稀释冰箱，图片源自英特尔
“如果你有 'n' 位，你就有 2 的 n 次方的数据量。这是数量呈指数级增长的状态，一次只能处理一个状态。因此，它是指数时间或空间指数， ”麻省理工学院 (MIT) 教授威廉奥利弗在视频演示中解释道。“另一方面，量子计算机可以将这 2 的 n 次方个不同的组件同时放入一个叠加态。这就是我们在量子计算机中看到的指数级加速的基础。”
量子计算机还有其他优点。“为了使量子计算机的能力加倍，你只需要增加一个量子比特。它是指数级的。为了让量子计算机在摩尔定律方面跟上经典计算机，他们只需要每 24 个月增加一个量子比特， ”Moor Insights & Strategy 的分析师 Paul Smith-Goodson 说。
不过，上述情况都处于理想状态下；实际操作中，存在一些阻碍量子计算发挥其全部潜力的因素。
据 IBM 称，由于噪声，量子比特通常会在 100 微秒内失去其特性。这就是为什么量子比特必须在极冷的环境中运行。“量子比特对它们的环境非常敏感， ”美国晶圆探针公司 FormFactor 的 Leong 说。“在非常寒冷或低温的环境中使量子比特环境安静是至关重要的。”
此外，噪声还会导致量子比特出错，正因如此，量子计算机需要纠错。
最重要的是，业界需要扩展具有数千个量子比特的量子计算机，目前的状态与这个数字相差甚远。
总而言之，量子计算需要一些突破。“对于整个领域，我们需要让量子比特比我们今天制造的更好， ”英特尔的克拉克说。“对我来说，最大的挑战是如何连接它们。每个量子比特都需要自己的电线和控制箱。在 50 或 60 个量子比特状态下，有效控制较容易，但数量达到一百万个时，就不能很好地工作。”
制造高良率的量子比特也很关键， Onto Innovation 和其他公司正在围绕该技术开发计量控制系统。
“现在，我们已经对一些晶圆或试样进行了测量， "Onto 高级副总裁 Kevin Heidrich 表示：“量子领域大多数基础技术背后的关键是利用为经典计算开发的制造技术。然而，许多人正在调整设备、设计和集成，以启用量子/量子位设备。我们的主要工作是使精确和特征化的设备能够实现各种形式的量子计算，例如光子或自旋量子位。我们的重点是提供计量解决方案，使我们的开发合作伙伴能够最好地描述其早期设备的特性，包括精确的侧壁控制、材料厚度和接口质量等。”
超导量子比特进展最大，中国科学技术大学领跑
根据《量子计算报告》（the Quantum Computing Report），如今有 98 个单位在研究量子计算机或量子位，其中，企业正在开发的量子位类型包括离子阱（Ion trap）、中性原子（Neutral Atoms）、光子学( photonics)、硅自旋（Silicon Spin）、超导和拓扑( topological) 。