量子计算中几种常见量子比特介质研究

超导

超导量子计算被普遍认为是最有可能率先实现实用化量子计算的方案之一，因而备受关注。量子比特不同于非“0”即“1”的经典比特，而是可以处于“0”态和“1”态之间的所谓“量子相干叠加态”。当人们把量子叠加拓展到多量子比特体系，就自然导致了量子纠缠的概念。量子纠缠，是一种描述当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已经综合成为整体性质，而无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统性质的现象。多个量子比特一旦实现了相干叠加，其代表的状态空间将会随着量子比特的数目呈指数增加。这也被认为是量子计算能够有指数加速能力的根源所在。

目前，超导量子计算的核心目标正是如何同步地增加所集成的量子比特数目以及提升超导量子比特性能，从而能够高精度相干操控更多的量子比特，实现对特定问题处理速度上的指数加速，并最终应用于实际问题中。超导量子计算的原理是无电阻电流沿回路来回震荡，注入的微波信号使电流兴奋，让它进入叠加态。 

势头正盛的超导体系备受谷歌、IBM、英特尔等科技巨头的青睐，除此之外，还有Quantum circuits、Rigetti和国内的本源量子、北京量子院等公司和机构使用此技术路线来对量子计算进行研究。2016年12月，中科大潘建伟团队首次实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠。2017年11月，IBM首次构建了50量子比特的处理器。2018年3月，谷歌量子人工智能实验室发布的Bristlecone量子芯片，可实现72个量子比特长度上的单比特门操纵，单量子比特门最佳保真度达到了99.9%。2018年8月，Rigetti Computing宣布在开发一个128量子比特量子计算系统。2019年1月，清华大学首次利用单量子比特实现了精度为98.8%的量子生成对抗网络，未来可应用于图像生成等领域。2019年4月，中科大潘建伟团队首次实现了12个超导比特的纠缠。2019年8月，中科大实现24量子比特处理器，并进行多体量子系统模拟。2020年9月12日，本源量子公司上线了中国