深圳超导量子计算机是什么原理

超导量子比特靠约瑟夫森结实现零电阻与量子叠加

1. 超导量子计算机长什么样？

很多人以为它是一台大型服务器，实则在深圳鹏城实验室更像一台低温“冰箱”。

• 外观：圆柱形+密集线缆，高约2米，宽1.5米。
  
• 核心：三层金属外壳把温度降到10 mK，比太空还冷270倍。
  
• 量子芯片：一块指甲盖大小的硅片，上面激光刻蚀出超导铝线与“约瑟夫森结”，才是计算的心脏。
  

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2. 量子比特与普通比特有何差异？

传统芯片用“0”或“1”的二进制存储，超导量子比特却能同时表示0和1的叠加。
我常用《庄子·天下篇》的“一尺之棰”来说明：量子比特像是那根木棍同时既在又不在，测量才“坍缩”到某端。

经典比特	量子比特
0 或 1	α
一次算一种可能	一次算所有可能
电平高低	超导电流顺时针+逆时针叠加

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3. 深圳如何做到千量子比特？

深圳2025年发布的“量星一号”路线图提出 2027年实现1024量子比特。关键三步：

• 三维封装：芯片、控制、读出三层层叠，降低信号损耗。
• AI降噪：采用自研量子误差校正算法，将错误率从千分之一拉至百万分之一。
• 国产替代：高端示波器、脉冲发生器已实现60%国产率，不再被“卡脖子”。

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4. 小白常问的三个问题

Q1：量子计算机会取代笔记本吗？
A：不会。它的强项是模拟分子、优化大型 *** 。日常office、刷剧仍是经典CPU的舞台。

Q2：离家用有多遥远？
A：先把低温系统做小。深圳大学团队已验证“桌面级氦-3闭循环”冰箱可行性，能耗≈三台空调。

Q3：需要懂量子力学才能上手吗？
A：只需学会Python的Qiskit或百度量桨即可。真正的量子效应被封装成API，对开发者就像调用OpenAI接口一样简单。

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5. 亲身体验：之一次写量子线路

我在腾讯量子实验室参加了两小时体验课。实验任务：用两根量子比特算1+1。

• 之一行代码导入Qiskit：from qiskit import QuantumCircuit
• 构造Hadamard门叠加态
• 插入CNOT门制造纠缠
• 结果：在IBM量子云平台上跑1000次，74%概率得到正确答案10（二进制2）。

那一刻，想到爱因斯坦对薛定谔信中的担忧：“上帝不掷骰子”，但在深圳，我们真的在驯服这枚骰子。

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引用权威材料

中国物理学会2024白皮书指出：“深圳超导量子比特相干时间已突破300微秒，与国际之一梯队持平。”

# 示例：最简单的贝尔态电路
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, execute
qc = QuantumCircuit(2,2)
qc.h(0)
qc.cx(0,1)
qc.measure([0,1],[0,1])
backend = Aer.get_backend('qa *** _simulator')
result = execute(qc, backend).result()
print(result.get_counts())