量子计算芯片

凤凰网科技讯 3月22日，The Verge发文，量子计算机为计算提供了一种全新的范式。研究人员用不同的材料制造物理量子比特——对于谷歌、亚马逊和IBM来说，每个量子比特都是一个小型超导电路；一些著名的初创公司则使用离子、原子和光子作为量子比特。目前，还不清楚哪种材料是最好的。

所有量子比特都遵循量子力学的数学原理，分子也是如此。这就是为什么专家们预测，量子计算机早期的一个有用应用可能是进行准确而快速的化学模拟，以发现用于制造更好电池的新材料、更环保的肥料和新的药物。目前，为了模拟这些反应，科学家们依赖超级计算机，但超级计算机既不准确又缓慢。

量子计算的加速也可能颠覆其他行业。银行正在研究量子优化算法以改进金融预测。量子算法可以使人工智能算法更节能。它们还应该能够破解现有的加密方法；这一预测促使人们研究更强大的加密形式。

最近的进展令人鼓舞。过去十年制造的首批著名量子计算机错误太多，无法执行有用的算法。最近，研究人员已经想出了通过将单个信息单元编码在多个物理量子比特而不是一个量子比特中来纠正计算错误的方法。通过这种方法，谷歌和亚马逊已经证明，他们的量子计算机可以更可靠地存储信息，而且随着机器规模的扩大，也不会变得更容易出错。这些结果可能为更大、更有用的量子计算机铺平道路。

然而，对物理学家来说的一大步，对我们其他人来说只是一小步。谷歌和亚马逊的量子“存储器”只存储了一个量子信息单元，即一个逻辑量子比特。一台有用的量子计算机将需要数千个，也许是一百万个物理量子比特，对应数百或数千个逻辑量子比特。研究人员需要减少编码一个信息单元所需的物理量子比特数量。在亚马逊最近的公告中，他们每个信息单元只需要9个物理量子比特，而谷歌则需要105个。

美国、欧盟和英国政府都已承诺提供数十亿美元的资金来发展量子计算。对美国来说，主要的竞争对手是中国，据德国智库墨卡托中国研究中心称，中国已向量子计算投入了150亿美元的公共资金。

私人领域也有资金流入。Crunchbase报告称，2024年全球量子计算领域获得了15亿美元的风险投资，与2022年创纪录的9.63亿美元相比，达到了历史最高水平。

但构建这项技术是困难的。研究人员必须展示出进展以让投资者满意，同时也要抑制他们的期望以让他们保持耐心。人们担心会出现潜在的“量子寒冬”，即过度炒作导致期望过高和失望，从而使投资者撤回资金。

这就是构建量子计算机过程中所经历的成长烦恼。它的潜力仍然诱人，但终点还很遥远。与此同时，只要资金还在流入，物理学家们就会继续为渐进式的进展而争论不休。（作者/陈俊熹）

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