超导量子计算机和光学量子计算机区别

光学量子计算机利用光子做量子比特，超导量子计算机依靠超导电路中的约瑟夫森结，本质路径不同。

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超导量子计算机到底是什么？

一句话解释：让电流在零下两百多度的导线里同时顺时针与逆时针流动，形成“0与1共存”的叠加态。

IBM 2024 年的 Eagle 处理器，用 127 个超导量子比特完成了一次化学分子的能量计算，误差控制在 0.9% —— Nature, 2024-10

为什么要这么冷？ 热量会破坏量子叠加，冰箱的成本几乎占整台机器的一半预算。 - 优点：门操作速度快，纳秒级别； - 缺点：需要稀释制冷机，移动困难。

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光学量子计算机又是怎样玩的？

核心原理：把信息编进单个光子的偏振或路径，用玻色采样等方式求解特殊数学问题。

九章三号系统，在 255 个光子的一次实验中，解决了经典超算需要 2×10²⁴ 年才能完成的任务 —— Science, 2023-12

自问自答： — 光子怕热吗？ — 不怕，可以在室温甚至高温环境运行，省去制冷烦恼。 - 优点：天然抗噪声，室温即可； - 缺点：单光子源与探测器工艺尚不成熟，规模扩展难。

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两条技术路线 PK：超导 vs 光学

维度	超导量子计算机	光学量子计算机
工作温度	0.01 K 以下	室温
量子比特连接	近邻+可重构	任意光子可互连
门保真度	目前 >99.9%	目前 ~95%
扩容难度	布线拥挤需 3D 工艺	芯片尺寸大，光学损耗高
典型企业	IBM、Google、Quantinuum	Xanadu、中国科大、PsiQuantum

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新手必须掌握的关键词

量子纠错的阈值定理：任何技术只要门错误率降到 10^-4 到 10^-2 之间，就能够通过冗余比特达成容错运算。

量子优越性≠实用性：

1. 超导在 2019 年用 Sycamore 完成随机线路采样，仅演示理论优越性；
2. 光学在 2020 年用高斯玻色采样同样实现优越性，但尚不能直接破解 RSA。

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个人视角：十年后会怎样？

我认为 2035 年前，会出现“混合体系”：

• 室温运行的光学芯片负责通信与纠错映射；
• 深冷超导芯片负责高速门操作。
  就像今天 CPU + GPU 的组合一样，二者各自扬长避短，而非你死我活。

类比阅读：《三体》里写道“给岁月以文明”，换成量子计算就是给算力以场景——没有杀手级应用，再高的比特数也只是纸面狂欢。

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给入门者的三本书单

1. 《人人可懂的量子计算》——Chris Bernhardt，用最通俗的语言讲清楚叠加与纠缠；
2. 《Quantum Computing: An Applied Approach》——Hidary，实战代码用 Python+Qiskit；
3. 《量子力学概论》——Griffiths，经典教材，把薛定谔方程拆成白话。