三国时期有魏、蜀、吴三分天下,现在的量子计算的路线也正逐渐涌现出“三国分立”的态势。
当前,量子计算技术路线有很多,尚未完全收敛,但是当下有三大技术路线表现更为耀眼,吸引了最多的研究团队和企业的参与,它们分别是:超导量子计算、离子阱量子计算、相干量子计算(Coherent Ising Machine)。其中,相干量子计算是一种新兴的方案。在物理体系上,相干量子计算采用了光量子来构建量子比特,是第二代光量子计算方案;在实用性上,也是落地性和应用赋能最优方案选择之一。
三大流派的“分庭抗礼”
首先,我们要先了解这三大流派的“分立”派系。
超导量子计算是目前最有希望实现通用量子计算的候选方案之一,它利用超导电路振荡来编码量子比特,核心是约瑟夫森结——通过纳米尺度的绝缘层链接两块超导体,可以构建出基于相位、电荷或磁通量的量子比特,既可以用于实现量子门计算(Gate-based),也能用于完成专用量子计算(如量子退火)。如谷歌和IBM正在开发的都是基于门的量子计算机,而加拿大的D-Wave则是用超导量子计算路线发展出了专用的量子退火计算设备。
离子阱量子计算的技术原理是利用电荷与电磁场间的交互作用力牵制带电粒子体运动,并利用受限离子的基态和激发态组成的两个能级作为量子比特,是一种将离子通过电磁场限定在有限空间内的设备。离子阱量子计算机的最大优势就是全连接性和低错误率。但离子阱难以扩展,在可操控性上也很弱,而且与经典计算很难实现兼容。

超导量子计算机(图片来源:网络)
相干量子计算(CIM)基于光量子系统的相干伊辛计算架构(Coherent Ising Machine,CIM),

当前量子计算领域的三大技术路线中,相干量子计算因其光量子构建的量子比特和在组合优化、人工智能领域的应用潜力,展现出商业化优势。相较于超导量子计算和离子阱量子计算,相干量子计算在量子比特数规模和实际应用上更胜一筹,有望成为量子计算市场的一股新势力。
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