量子计算三大路线区别在哪？

量子计算目前的主流方案分为超导、离子阱与光子量子计算，三者各有千秋，初学者常困惑它们的差异与优劣。本文用自问自答形式，帮你五分钟内看懂。

为何行业同时押注三条路线？

量子比特的稳定性、可扩展性、操作速度决定了技术路线不得不“多线并行”。超导量子计算凭借与半导体工艺兼容快速迭代；离子阱拥有超低错误率；光子量子计算能在室温运行且天然抗噪声，三种路线互为备份，降低集体失败风险。

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超导量子计算究竟怎么工作？

核心器件是一个仅发丝百分之一宽的约瑟夫森结，被冷却到10 mK以下后，电子对形成“人造原子”。通过微波脉冲旋转量子态，就能实现逻辑门。
优点
• 门操作速度快（纳秒级）
• 集成度可与CMOS对接
痛点
• 需要稀释制冷机，体积大、电费惊人
• 退相干时间短，纠错压力大
谷歌“悬铃木”用53比特跑出随机采样任务，仅花200秒，若让经典超级计算机Summit模拟需要1万年，成为里程碑。

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离子阱量子计算的物理原理是什么？

用高频电场把单个离子“悬浮”在真空中，激光把离子内部能级编码成|0⟩和|1⟩，再用精确激光脉冲做逻辑门。系统误差率低至0.001%以下，是目前最保真的平台之一。
优点
• 相干时间可达分钟级
• 任意两个离子可长程耦合，布线简单
痛点
• 门操作速度约微秒级，慢于超导
• 扩展1000比特需更复杂电极阵列
霍尼韦尔的H Model-1用32离子阱实现全连通，被NIST列为2024年十大前沿突破。

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光子量子计算可以脱离超低温吗？

可以，光子本身不携带电荷，无需低温即可保持量子态。科学家把信息编码在光子的偏振或路径上，用分束器、相位调制器构建可编程线路。常温芯片大幅降低了系统复杂度。
优点
• 抗退相干，通信与计算天然兼容
• 可光电共封装，接入现有光纤 ***
痛点
• 单光子源与探测器效率仍有瓶颈
• 大规模逻辑门构建需低损耗波导
中国科大潘建伟团队的“九章号”采用76光子采样，完成特定任务比经典超算快一亿亿倍，刊登于Science封面。

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三大路线如何选？企业视角 vs 学术视角

企业关注可落地场景，例如IBM押注超导，今年路线图声称2025年破万比特，通过“Eagle-Condor”迭代；学术界更追求物理极限，离子阱组正实验“穿梭陷阱”，把不同阱区离子做移动门，理论上可把错误率压到10⁻⁴以下。
个人判断：未来五年，超导将先拿到商业容错门槛（1000逻辑比特），但十年尺度上，若硅基光量子与CMOS工艺继续融合，室温方案可能弯道超车。

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“任何足够先进的技术都与魔法无异。”——阿瑟·克拉克

当下量子舞台的这三位“魔法师”，还都只是热身。真正颠覆世界的，或许是它们合体后的“混血架构”：超导做快速线路，离子阱当精确存储，光子量子做长距互联，届时经典计算的边界才会被彻底抹去。