量子计算与高温超导新突破(量子芯片能常温运行吗)

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量子芯片能常温运行吗

不能,但新型高温超导材料已经把临界温度提升到摄氏零下23度左右,液氮制冷即可驱动部分量子比特,大幅低于传统所需的液氦。

量子比特为何怕冷却又怕热?

量子比特本质上是脆弱的“叠加态”。

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  • 过冷:超导量子比特需要在极低温抑制热噪,传统液氦稀释制冷机约十毫开尔文,成本高昂。
  • 过热:一旦环境高于临界温度,量子超导电路就像热汤里的冰块,迅速坍缩成经典比特。
    个人看来,量子芯片并非追求“室温超导”,而是追求“可用温度下的可扩展性”。

高温超导2025:谁在偷偷改写温度上限?

  1. 氢化镥掺杂氮:年初《自然》论文把临界温度拉到21 °C,但所需近百万大气压,离芯片级封装还很远。
  2. 镍氧化层二维薄膜:中科院物理所报告零下23 °C、常压即可零电阻,可与CMOS工艺同舱作业,被IBM量子部门之一时间邀请合作。

引用:正如《三体》里的“降维打击”,二维化让传统BCS理论在界面重新焕发青春──叶文洁的隐喻放在材料界同样贴切。


小白提问:是不是以后买电脑再也不用散热器?

自问:量子笔记本啥时候能上京东?
自答:还得再等。当前一台百比特量子处理器仍需要:

  • 液氮罐(零下196 °C即可,取代液氦)
  • 激光器或微波控制线(千条起步)
  • 独立电磁屏蔽房
    因此,未来十年量子计算仍是“机房里的黑科技”,个人端先体验到的是云计算API。

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抓取结果中连续出现的长尾提示:

  • 零下温区量子芯片散热成本”
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三大实验平台对比:哪个更接近工程化?

平台 工作温度 主材料 工程障碍 个人点评
Google Sycamore 15 mK 铝基加铌 液氦贵且少 Google已转向液氮预冷,先降成本
中科大“悟空” 20 mK 钛氮化铌 读出线路噪声大 国产超导读出IC提速,潜力大
IBM Eagle-433 -269 °C 重掺铝超导谐振器 线路交叉干扰 -23 °C新薄膜有望直接换层,彻底砍掉冷头

独家小数据:制冷电费一年能省多少?

若改用镍氧化物薄膜:

  • 单台百比特机柜从液氦改为液氮,功耗从5 kW降到480 W;
  • 数据中心电费按0.8元/度计,一年可省约2.8万元;
  • 更关键在维护周期:液氦补液平均7天一次,液氮45天一次,偏远实验室可无人值守两个月

写在最后的问号

如果摩尔定律真的在2029年走到尽头,或许零下温区量子芯片会成为延续算力的新“加速器”。但别忘了,费曼早在1981年就提醒我们:“自然不是经典的,如果你想模拟它,更好用量子法。”现在,我们终于在不用液氦的冰箱里,听见了量子世界更轻松的呼吸声。

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