9、量子比特与IBM量子云平台深度解析

量子比特与IBM量子云平台深度解析

量子比特的关键指标与超导体量子比特特性

在量子计算领域，有两个关键指标对于评估量子比特的性能至关重要。一是“寿命（Longevity）”，它指的是量子态叠加能够保持的最短时间。这一指标极为重要，因为量子力学的奇特效应赋予了量子计算相较于经典计算的性能优势。量子比特以一定概率处于0/1的叠加态，为解决当前问题提供了更多路径。另一个指标是“成本（Cost）”，普通大众可能难以承担超导体所需的低温绝缘成本，因此高校物理实验室可能会选择线性光学方案。

超导体量子比特具有显著的优缺点。其优点包括：
- 低错误率 ：逻辑成功率约为99.4%。
- 速度快且基于现有材料构建 ：尽管成本高昂且结构复杂。
- 可观的纠缠量子比特数量 ：约有9个纠缠量子比特能够执行双量子比特操作。

然而，超导体量子比特也存在明显不足：
- 寿命短 ：仅为0.00005秒，量子态叠加最多只能维持50微秒。
- 需要极低温环境 ：必须保持在超低温 -271°C，比太空还冷，仅比绝对零度高几度。

多样的量子比特类型

伟大的物理学家理查德·费曼曾提出理论，认为量子力学的奇特性质可用于构建信息处理设备。实际上，任何两态（或两级）量子力学系统都可用于表示量子比特。简单的两态系统示例有电子的两级自旋（上旋和下旋，常用于超导回路）以及单光子偏振（垂直偏振和水平偏振，用于线性光学）。更复杂的两态量子系统包括电子电荷（无