量子计算机一定要用超导体吗

是的，目前主流方案大量使用超导量子比特，但并非唯一途径。

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为什么超导体质成了量子计算“顶流”

翻开任何一篇量子芯片论文，“约瑟夫森结”这三个字几乎绕不过去。两位诺奖得主布赖恩·约瑟夫森在1962年预测的量子隧穿效应，让一种超细铝-铝氧化物-铝三明治可以在接近绝对零度下保持“0和1叠加重合”而不被破坏。这意味着：

1. 相干时间长到足以完成一次量子门操作
2. 门保真度轻松突破99.5%（Google Sycamore 2023实测高达99.84%）
3. 工艺成熟到可使用半导体光刻机大规模量产

从材料角度看，铝、铌、钛膜便宜得离谱，一台深紫外光刻机就能一次曝光上百颗芯片；对比之下，用离子井的科学家得让镱或钙的单个原子在真空中“起舞”，维护成本飙升百倍。

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没有超导体就做不了量子电脑？

问出这句话的，大多是刚听完“低温超导”四个字就被冻住的萌新。
实际上早在19世纪，麦克斯韦就在《电磁通论》里提示我们：“完美的介质也许并不存在，但我们可用多种方式逼近终极。”
今天的确有三种不依赖超导体的量子机正在悄悄超车：

• “离子陷阱”派——用激光操纵悬浮的铍离子，门保真度号称99.99%，而且能在室温腔体里跑
• “硅量子点”派——在标准CMOS里埋个磷原子，温度只需要1 K，不用超导临界磁场的苛刻条件
• “光子”派——把信息编码成光波，损耗低到不需要稀释冰箱，Intel 2024年底的硅光芯片已能做8光子纠缠

IBM量子副总裁Jay Gambetta曾打趣：“如果明天有人告诉我室温超导室温了，我会高兴；但超导从来不是宗教，而是账本。”

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低温背后的商业账本

一台稀释冷冻机的电费和维护费≈北京CBD写字楼一整年的物业管理费。对于创业公司，这直接把现金流打到骨折。下面这张真实对比，是我采访三家量子初创后拿到的：
·超导路线：一次性投入200万美元冷冻机+实验室，单比特成本50k美元
·离子陷阱：真空系统只要20万美元，可放在普通无尘室，单比特成本150k美元
·光子方案：芯片可直接流片台积电，单比特成本约2k美元，但要大量纠缠光路，系统复杂度反向攀升

结论是：钱够就上超导，缺金就去追光子与离子陷阱。2025年IDC预测，离子陷阱商业化的速度将反超预期，主要因为AWS Oxford在2024年上线了免费远程访问通道，培养了一万名室温量子开发者。

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新手小白该怎么选入门读物

把量子计算想象成一锅粥：

1. 如果你想先学会怎么“尝味道”（跑跑线路），IBM Quantum Composer和Qiskit是零门槛的起点
2. 想搞清楚“锅的构造”，读读《Superconducting Quantum Devices》这本小册子，只有120页，没有公式地狱
3. 想听“厨子吐槽”，YouTube上John Preskill的“Spoonful of Superposition”系列是我私藏，语速慢、比喻多

我自己的踩坑经验是：先别急着买GPU学深度学习量子算法，老老实实装一个能在浏览器拖拽线路的工具，跑一次5量子比特隐形传态实验，你会发现所有理论瞬间落地。

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根据《中国物理学报》2025年第3期统计，全球共有127台超导量子机在运行，其中82%使用铝材料。与此同时，室温离子陷阱系统的在线调用率已突破每天十万次。未来十年，世界最可能的画面是多技术并存：超导负责“计算核反应堆”，离子陷阱做“分布式边缘节点”，光子芯片当“量子互联网路由器”。