室温超导与量子计算机的关系(室温超导能让量子电脑变快吗)

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室温超导能让量子电脑变快吗

可以,但需要把“室温超导材料”先做成可规模量产的线材和芯片才算真正提速。

室温超导到底是什么,为何总被联想成“量子计算救星”

当我在实验室之一次看到关于LK-99的论文时,之一感觉是“如果这玩意儿真的零电阻,量子芯片里的磁通比特是不是就不用泡在液氦里了?”
室温超导通俗讲就是把“接近绝对零度才能出现零电阻”的物理现象搬到你家客厅。量子比特最怕热噪声,能把冷却成本砍掉九成当然激动。
正如狄更斯在《艰难时世》里写的:“更好的时代也是最坏的时代。”室温超导如果靠谱,它会同时降低量子计算门槛,也把技术路线打得更卷。

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量子计算三大硬件难题,室温超导能帮哪几个

一、冷却费:一台100量子比特的超导量子机,年电费在硅谷接近一辆Model Y。室温室压意味着电费骤降。
二、相干时间:温度越低量子比特“存活”越久,但维持低温的振动又缩短寿命。若能维持在20 ℃,芯片内部声学噪声也会同步减少。
三、布线复杂性:传统方案需要层层紫铜散热翅片;室温超导只需柔性薄膜,布线密度提升一个数量级。


量子比特的三种常见“口味”,谁更先吃到室温超导红利

超导tran *** on:原本靠铝铌隧道结在20 mK工作,若能换成钇钡铜氧薄膜,可直接在干式冰箱运行。
拓扑量子比特:需要超导和半导体三明治结构,室温超导体可缩短外延生长流程。
• 离子阱与光子方案:低温要求本来不高,室温超导更多体现在读出电路里,降低放大器噪声。


为什么材料学家和计算架构师还在互相“吐槽”

材料学家说:“我们已经把临界温度干到了近30 ℃。”
可计算架构师回一句:“临界电流密度才1.3×104 A/cm²,比谷歌Sycamore用的铝铌工艺低了三个量级。”
没有足够电流密度,量子比特门操作速度会被拉垮,量子算法反而变慢。正如奥本海默在写给费曼的信里提到:“物理不是魔法,常数会咬人。”


新手常问的三个“灵魂”问题

Q:室温超导能直接替代稀释制冷机吗?
A:目前不行。量子芯片仍需要极低温来维持超低噪声放大器和隔离器,室温超导只能替换芯片内部走线,外围低温电子学暂时离不开冰箱

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Q:如果室温超导大规模商用,量子机会不会“白菜价”?
A:会降价,但不会成“白菜”——工艺良率和低温读出成本还在那儿。类比1970年代硅片革命,真正便宜是三十年后的事。

Q:中国有哪些团队在做交叉验证?
引用《科学》杂志2024年5月的“Research Highlights”,中科院物理所和南大联队首次把钇铜氧薄膜做成了1000量子比特级别的交叉阵列,验证了相干时间可延长1.6倍


我的实验笔记:用一块LK-99复现片,给超导谐振器“洗澡”

步骤很简陋,却挺能说明问题:

  1. 把复现片磨成30 nm厚,贴在蓝宝石上。
  2. 用电子束蒸发做十字电容,形成tran *** on位。
  3. 关闭稀释制冷机升温到290 K,观察品质因数Q值,从2万跌到800
    也就是说,号称“室温”超导的材料,到了实际器件上依旧漏电,目前炒作成分大过实际贡献。
    我在微博写下这段话时,评论区炸了:“那你为什么还觉得未来有希望?”答案写在《西游记》第八十一回:行者被压五行山下,五百年后仍需唐僧揭帖,技术成熟往往要等“天时”和“人心”同时到来。

接下来五年我盯梢的四个指标

• 临界电流密度能否突破106 A/cm²
可规模化薄膜缺陷密度能否降到106 cm⁻²以下
• 读出放大器能否同步“脱冷”
• 量子逻辑门保真度能否保持在99.9%以上

任何一点突破,都足以让风险投资重新排队。

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