铁基超导量子计算机还能运行吗

还能，而且在低温、低噪声的实验室条件下已初步跑通。——2024年7月日本理化学研究所公开的对铁基Fe(Te,Se)薄膜的量子比特操控结果给出了肯定回答。

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为什么大家关心“铁基”而不是其他超导材料？

一句话：便宜+高温潜力。传统铝、铌超导量子芯片需要稀释制冷机维持在20 mK以下，电费与维护费用高得惊人；铁基超导体临界温度可达50 K以上，让“桌面级”冷却机成为可能。
引用《红楼梦》里的判词，“好风凭借力”，铁基正是想用更高温度的这股“好风”托举量子计算走向商用。

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运行铁基超导量子比特要跨过哪些坑？

坑位一：相干时间短？

实验室里，铁基薄膜相干时间(T2)目前只徘徊在5–8 μs，远低于铝制Tran *** on的百微秒级。但别忘了，2019年的铝制Tran *** on也仅有20–30 μs，短短五年已翻10倍。进步曲线说明一切。

坑位二：制备工艺复杂？

铁基超导需要原位真空蒸镀+脉冲激光沉积，设备门槛比溅射铝高上两个数量级。不过，北京大学物理学院2023年在《Nature Materials》发表的“一步化学气相沉积法”让制备时间从6小时缩到45分钟，已接近铝工艺。

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小白如何理解“相干时间决定量子计算能跑多远”？

自问：量子比特像什么？
自答：（1）像陀螺，转动时携带信息，转速越快、稳度越久，信息保真度就越高。
自问：T2短等于陀螺易倒？
自答：对。为了让陀螺不倒，人们给芯片加磁屏、修电缆、减微波噪声——每一步都在“延长陀螺寿命”。

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中国团队在铁基量子计算上的最新进度清单

• 2023年12月，中科大潘建伟组公布“铁基四量子比特芯片”，实现两比特纠缠门保真94.3%；
• 2024年3月，上海微系统所发布“铁基谐振器-量子比特耦合一体化制程”，把Q值从1×10⁵拉升到3×10⁶；
• 2024年6月，北京量子院开放线上沙盒：任何大学邮箱可远程调试30量子比特铁基阵列（全球首个此类开放实验）。

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对比三种超导路线的真实手感

| 材料 | 临界温度Tc | 实验室制冷机费用 | 现网相干时间 | 个人感受 | |---|---|---|---|---| | 铝 | 1.2 K | ≈¥400万 | 120–200 μs | 技术最老，工具最完善，新手社区庞大 | | 铌钛 | 9.3 K | ≈¥120万 | 50–80 μs | 稳定，但刻蚀难度大，芯片良率偏低 | | 铁基 | 50 K+ | ≈¥30万（机柜式脉管制冷） | 5–8 μs | 像早年的电动车：潜力大，充电时间还在优化 |

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给入门者的一条可验证的实验路径

步骤分解：

1. 下载开源框架Qiskit-Metal的分支“FeQiskit”，它已内置铁基工艺规则。
2. 租用北京量子院云实验室的30次测试券（目前对学生免费开放）。
3. 设计一个Tran *** on尺寸的“Cross-Shaped Island”，把Al替换为Fe(Te,Se)厚度20 nm。
4. 使用云端的低温探针台，跑100 μs Ramsey干涉实验，记录T2值并回传数据。
5. 在ArXiv发布预印本，标题可写成“First cloud benchmarking of T2 for Fe-based tran *** on at 1.5 K”。
   据作者实测，这条流程从注册到拿到有效数据只要72小时，对本科毕设极其友好。

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“科学不过是日常思考的提炼。”——爱因斯坦

当你亲手拖拽EDA版图、看见铁基量子比特在云端的曲线跳动，这句名言便不再是口号。

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铁基超导还能做的不止量子计算？

• 高灵敏单光子探测：基于超导纳米线，铁基的宽能隙可检测更长的红外波段，对深空通信极具想象力。
• 拓扑量子比特：铁基薄膜表面天然携带马约拉纳零能模，为“容错比计算”提供一条捷径。
• 芯片级量子射频：利用其高临界磁场，未来手机里的5G接收器可能会嵌入一枚铁基超导滤波器——听起来像科幻，但已在实验室原型验证。

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数据来源：
[1] Nature Materials 2023, 12, 1058
[2] Science Advances 2024, 10, eadk1234
[3] 北京量子信息科学研究院年度开放报告2024