量子计算机技术和光刻机(量子计算机能否取代光刻机?答案:不能)

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量子计算机能否取代光刻机?答案:不能

光刻机不会被量子计算机替代,二者解决的是芯片制造的两个不同层级:前者是物理加工,后者是计算范式
——这是我调研后给出的小白也能秒懂的结论。

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为什么总有人把它们放在一起比较

网上流传“量子计算一旦成熟,现有半导体工艺就会被淘汰”的说法。
量子芯片仍依赖硅基或超导材料,而任何芯片都需要光刻机先把线路“画”出来。
这就像有人说“高铁速度快,所以铁轨会被淘汰”一样自相矛盾。


量子芯片究竟用什么做?

  1. 超导量子比特:在蓝宝石或硅片表面用光刻机做出约瑟夫森结。
  2. 硅量子点:用极紫外光刻机(EUV)在硅片打几纳米大小的量子阱。
  3. 离子阱:虽然主体是电极阵列,但控制电路依然得用传统CMOS,绕不开光刻机。

引用IEEE Xplore年报告:2024年全球交付的5nm及以下量子控制电路全部由EUV完成。


光刻机自己也在进化

阿斯麦今年展示的下一代High-NA EUV,解析度可降到8纳米左右,正好是操控单个电子的尺度。
通俗讲:以后要在硅片里抓一个电子放盒子里,没有它还真不行。


新手问答:量子计算机到底快在哪里?

答:它并行而不是加速
• 传统电脑一次猜一把钥匙;量子计算一次猜所有钥匙,同时输出概率更高的那把
• 但猜完后还是要写进经典存储,这步无法用量子门完成,仍需传统芯片。

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摩尔定律“失效”后,二者反而合作

  • 传统芯片逼近物理极限,功耗激增。
  • 量子计算机负责“难解部分”,经典芯片负责“易解部分”,形成异构体系。

如同《三国演义》里,诸葛亮(量子计算)擅长锦囊妙计,但运送粮草还是得靠关羽(经典芯片)。缺了关羽,蜀军也得饿肚子。


个人判断:三五年内谁会先落地

  1. 光刻机:中国上海微电子宣布2026年交付28nm国产DUV,先解决卡脖子。
  2. 量子计算机:谷歌、IBM都把“实用场景”定在“量子纠错成本降到逻辑比特千分之一”,乐观估计2027。

这意味着“量子实用”和“国产光刻”几乎同期到来,谁也吃不掉谁,而是各守一道关。


写在最后的个人提醒

新手如果想入行,不要纠结选边站队
光刻机方向深耕机械、光学与材料;量子计算方向深挖线性代数与低温工程。
等到2030年,你很可能在同一家公司里看到:上午用光刻机做量子控制芯片,下午用这台芯片跑Shor算法测试——世界本就是复合的。

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