超导量子计算机 英文(Quantum superconducting computer中文)

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Quantum superconducting computer中文

答案:超导量子计算机英文是Superconducting Quantum Computer,简称SCC或SQC。

为什么要认识这个英文短语?

很多新手之一次在论文或新闻里看到“Superconducting Quantum Computer”时,只觉得是一串复杂单词。其实只要拆成两截就很好记:

超导量子计算机 英文(Quantum superconducting computer中文)-第1张图片-八三百科
(图片来源 *** ,侵删)
  • Superconducting 对应中文“超导的”,指在极低温度下电阻突然消失;
  • Quantum Computer 即是“量子计算机”。
    把它合并起来就是“用超导电路实现的量子计算机”。 记英文时别死记硬背,记住“电路零电阻 + 量子计算”即可。

超导量子计算机的“芯片”到底长什么样?

如果你以为它会像台式机内部密密麻麻的线路板,那就错了。
Google 2023 发布的 Willow 芯片只有邮票大小,其表面是一层极薄的蓝宝石衬底,上面光刻出上百个“X 形”铝制电容器;再用约瑟夫森结(Josephson Junction) 把两条超导线轻轻隔开,形成一个量子比特(qubit)。

为什么用铝?铝在 10 mK(千分之一度绝对温标)以下就能进入超导态,而且与现今半导体工艺兼容性高。这相当于把整座曼哈顿的电线 *** 浓缩到指尖,却几乎零损耗。


零下多少度才能开机?

家用冰箱 -18 °C 已经够冷,但超导量子芯片需要10 mK,约等于零下 273.14 °C。这么极端的环境不是用“冷柜”搞定,而是靠一台稀释制冷机(dilution refrigerator)
有人问:会不会把手指头冻掉?
回答是:制冷机只有内部是极低温,外部壳体保持常温,不小心摸到也只是像摸到金属外壳那样微凉


一个量子比特能同时表示0和1吗?

经典比特只能是0或1。
超导量子比特的核心在于“叠加态”。当量子比特处于 |0⟩ 和 |1⟩ 的线性组合时,它确实同时含有0和1的概率幅。请注意,是概率幅,而不是真正意义上的“两个数共存”。
只有测量瞬间,概率幅才会坍缩成 0 或 1;因此量子算法的关键就是:在测量前把“想要的答案”的概率幅放大


噪声会让超导量子计算机关机吗?

会,也不会。IBM 公开的量子芯片平均相干时间(T2)大约 100 μs(0.0001秒)。听起来短得不近人情,但在这微秒级的时间里,量子门操作已经完成成千上万次。
为了抵御噪声,工程师们做三件事:

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(图片来源 *** ,侵删)
  • 纠错代码(surface code);
  • 动态解耦序列(比如 XY4);
  • 优化控制脉冲。
    目前更先进的系统,可把逻辑错误率压到万分之一以下,这正是 2025 年谷歌论文里宣称迈向实用的一步。

入门路线:零基础如何快速熟悉超导量子计算机?

之一步:刷一个 2 小时公开课
IBM Quantum Experience 提供中文语音的零基础课程,浏览器就能打开真机,用拖拽方式完成量子 Bell 态制备。

第二步:本地安装 Qiskit(完全开源)
一行 pip install qiskit 解决,不需要购买硬件。官方文档提供大量中文化 notebook。

第三步:加入社区打卡
清华大学交叉信息研究院每月举办 online study group,用 Zoom 分享最新论文;去年 11 月的直播把“72 比特表面码”做成乐高模型讲解,直观得惊人。


新手最容易踩的三个坑

  1. 把“量子比特越多越强”当真:其实纠错开销会随着比特数指数级增长,盲目堆数量反而降可信度;
  2. 忽略热噪声:有人把芯片从制冷机里拿出后直接暴露在空气里拍照,导致全部比特退化,价值百万美元的芯片报废
  3. 把“量子霸权”神话:Google 2019 年的 53 比特实验只是证明了特定问题有量子优势,不等于所有任务都提速。

未来三年可能出现的变化

引用《从 0 到 1》作者彼得·蒂尔的话:“更具颠覆性的小进步往往藏在大众视野盲区里。”
在 2025 年后,三大迹象值得观望:

  • 硅基量子比特集成:把约瑟夫森结直接嵌入 CMOS 线宽,工艺可立刻借用台积电 5 nm 生产线;
  • 室温拓扑超导实验 正在 MIT-哈佛联合团队开展,一旦验证,稀释制冷机可能缩小到家用烤箱大小
  • 量子云平台 API 化:编程语言可能只需 import quantum,一行代码调用 256 比特后端,正如今天 import numpy 那样普通。

当你真正在 jupyter notebook 里调用量子芯片,发现它就在线上静静等你,那种感觉就像 1995 年之一次拨号上网——世界突然多了一个维度,而钥匙已在你手中

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