量子计算机是不是超导体

否，量子计算机整机并非全部由超导体组成，多数系统只在局部利用超导线路实现量子比特，大部分硬件仍是传统材料。

为什么大家会把“量子计算机”和“超导体”混为一谈？

——因为媒体最常报道的“谷歌72比特”和“IBM127比特”都采用了超导量子芯片，久而久之就产生了“量子计算机=超导体”的错觉。然而离子阱、光量子、硅量子点、拓扑路线等方案并不依赖超导材料。

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超导量子比特到底占多少比例？

按照2024年量子计算产业报告，全球公开可访问的量子计算机中： · 48% 使用超导约瑟夫森结
· 31% 使用离子阱系统
· 11% 采用光量子方案
· 10% 为硅量子点或冷原子阵列
由此可见，即便超导线路是主流，也只是一部分。

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没有超导材料，量子计算还能运转吗？

可以。举三个例子：

1. 离子阱路线

离子阱用电磁场束缚带电原子离子，激光操作其内部能级。诺贝尔物理学奖得主戴维·维因兰曾言：“量子态的纯净度，可以在真空中由离子保持分钟级别。”该过程不需要任何超导线路，离子本身在室温真空腔内运行。

2. 硅量子点

澳洲新南威尔士大学的米歇尔·西蒙斯团队，利用硅磷原子作量子比特，“芯片制造兼容现有半导体产线”是其更大卖点，晶体管工作温度在1 K以上，却无需超导材料。

3. 光量子方案

中国科大潘建伟团队的光量子“九章”原型机，通过室温光学元件实现高斯玻色采样优越；激光器和探测器都能在室温工作，唯独超导纳米线单光子探测器因超低噪声才改用超导薄膜，但属于“锦上添花”部件而非整机必需。

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超导的“优点”与“痛点”一览

优点：
· 约瑟夫森结对微波脉冲响应快——门时间约10-50纳秒
· CMOS工艺兼容，便于高密度集成与光刻布线
· 已有成熟的低温CMOS控制器芯片，接口标准化程度高

痛点：
· 稀释制冷机造价高昂，单套系统需耗费30-50万美元
· 量子相干时间目前停留在百微秒量级，远低于硅量子点的毫秒成绩
· 微波线路间串扰造成误差，校准程序耗时长，“量子纠错”成本极高

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小白必读：如何快速判断一台量子计算机用没用超导？

· 看制冷机：像办公柜大小的金色“罐子”几乎必是稀释制冷机，内部温度约10-20 mK，高度依赖超导铝铌合金。
· 看发布机构：谷歌、IBM、阿里达摩院等大多走的是超导路线；IonQ、Honeywell以离子阱为主。
· 看技术白皮书：若关键词出现“Tran *** on”“flux qubit”即属超导；“ion”“trapped strontium”“photonic qubit”则是非超导。

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个人观点：超导不会是量子计算的终点

《孙子兵法》云：“兵无常势，水无常形。”量子计算同样没有统一制程。短期看，超导路线在门保真度和芯片规模上占优；中期看，硅量子点能直接搬进台积电工厂；长期看，常温拓扑量子比特一旦材料突破，或像蒸汽机取代蒸汽锅炉一样颠覆整个行业。投资应多条腿走路，而非押注单一“超导体”标签。

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引用《Nature》2025年1月号：
“全球正在运行的量子公共云平台已达27家，采用五种截然不同的物理实现，这意味着超导只是其中之一。”这句话来自加州理工学院约翰·普雷斯基尔教授的专栏。未来五年，谁的制冷电费低、谁的软件兼容性好，谁才是真赢家。