谷歌量子计算机用什么量子比特

超导量子比特

---

谷歌为什么要选“超导量子比特”而非离子阱？

当我之一次翻看ArXiv上那篇67页的《Quantum supremacy using a programmable superconducting processor》时，脑袋里冒出的正是这个疑问。答案其实藏在一句话里：“兼顾可扩展与可量产”。
谷歌工程师John Martinis在ISSCC大会后接受采访时直白表示：“如果我们用离子阱，实验室里那两台机器永远搬不进数据中心。” 这句话让我意识到“学术漂亮” ≠ “工程可行”。超导环路能够在硅晶圆上直接蚀刻，和今天的CMOS工艺同一条产线，于是规模从50比特跃到1000比特只要扩厂，无需重炼武功。
反观离子阱，激光校准一次就要调整微米级镜片，工程师得戴着手套在光学平台边吹氮气，想复制千台机器几乎不可能。

---

谷歌超导量子比特硬件长什么样？

1. 核心装置：铝制约瑟夫森结
   把两片铝膜夹一层只有1nm厚的氧化铝，冷却到10mK（比外太空还冷100倍），就能得到一个非线性电感，称之为“人工原子”。
2. 信号路径：共面波导谐振器
   像微型高速公路，让微波脉冲把比特翻转、纠缠、读出，一条通道仅20微米宽，在蓝宝石基板上蜿蜒如心电图。
3. 控制层：CMOS室温电子学
   每颗量子比特对应一条同轴电缆，从300K的机架直插稀释制冷机的底部，像挂面条一样整齐，“电线数量”直接决定芯片面积。
   谷歌将这三层压成一张信用卡大小的芯片，代号 “Sycamore”。

---

作为新手，如何一眼判断技术路线的“段位”？

问题：看新闻里常出现T1、T2、门保真度，我该如何秒懂它们在说什么？

• T1——比特能活多久：越长越好。2023年谷歌公布更佳值270微秒，相当于把翻转动作前摇缩到眨眼之间。
• T2——相干性时间：可以理解为“集体同步舞蹈”维持多久。T2≪T1就意味着还没跳完舞，成员已各奔东西。
• 单双门保真度：谷歌2024年数据：单比特99.992%，双比特99.62%。业界普遍认为99.9%+才够迈进容错门槛。

拿这三个数字对标，就能快速判断哪家公司是“真·技术”，哪家只是发PPT。

---

2025年谷歌量子路线图的三大悬念

1. 百万物理比特是终极目标？
   谷歌在Nature Reviews Physics长文里画出曲线：2033年前做出百万级物理比特，逻辑比特破千。
2. 制冷机会不会仍是“大冰箱”？
   Intel已实验“芯片级稀释制冷”，把制冷功率搬到封装内部，但谷歌坚持“分层制冷”，理由是 模块化维修比缩小体积更重要，毕竟数据中心停机一分钟就是百万美元。
3. 软件栈能不能跑在Colab上？
   Cirq已经可以在浏览器写线路并推送至云端真机，下一步是量子版本的Kaggle竞赛——让高中生也能调通逻辑比特纠错。

---

个人洞察：为何我对超导路线“押长期”

读《西游记》时，唐僧师徒历经九九八十一难才取回真经；谷歌量子之路亦是。超导更大的优势不是现在有多强，而是可以借力成熟半导体产业链，每迭代一次就享受一次Moore’s Law的外挂。
亚马逊、IBM、阿里云都加码稀释制冷机产线，说明供应链正在成型；当硬件像英特尔CPU一样“货架化”，算法天才才能专注创造杀手级应用，就像昔日个人电脑催生Photoshop、Office。

---

下一步普通人该怎么吃瓜？

跟着Google I/O直播，盯紧以下数字：

• 逻辑比特何时突破100？
• 开放访问时长能否从15分钟延长到24小时？
  只要这两个指标兑现，量子计算的iPhone时刻就真来了。

引用《三体》里一句让人起鸡皮疙瘩的话：“弱小与无知不是生存的障碍，傲慢才是。”
对于刚入门的新手，保持好奇、持续提问就是更好的入场券。