量子系列科普之五：量子计算机最新进展

建造一台量子计算机，肯定需要满足一定条件，这个条件用学术上的话就是（DiVincenzo’s criteria）。DiVincenzo这是一个名字，这是外国人的名字，他提出了五个要求， 同时满足这五个特点，才算是一台量子计算机。

这五条件指的是通用的量子计算机，所以大家来看一下 第一条就是可拓展的量子比特 。它是一个如果你用光子来做的话，那就是光子的偏振态，0跟1，它的就一个量子比特，还有原子，原子的话比如方向或者自旋，都可以来当做一个量子比特。

但是一定要注意定语，它叫可拓展的量子比特。可拓展的意思就是说，（如果）你要具备一个20个比特的光量子比特，你首先要产生20个光子（效率很重要），而且你要测量。真正能实现可拓展的量子力学系统其实不多的，它的这个效率要求非常高。

第二个就是，因为你要做操作，你首先要能制备出这个态（相当于做运算的初始条件）。

第三个就是要有长的相干时间，因为量子计算机加速性就是来自量子比特的相干叠加。 因为量子比特是一个0跟1的相干叠加的，如果相干时间非常短（操作超出了相干时间），量子比特就会塌缩（变成经典比特），所以你就得不到量子的加速性。

但是满足这个条件的系统也非常少，经典计算机中，低电平是0，高电平是1，它没有相干时间这个概念。

第四个就是通用的量子逻辑门 ，这个可能有点太学术了，但是要建造量子计算机就需要这些理论。就是刚才赵有为展示了一打圈的框框有很多线的东西，就对应了这个量子逻辑门。 最后一个还是要对量子比特进行测量 ， 如果满足这五个条件的话，就是通用的计算机。如果满足部分的条件，但是仍然具有加速性的（就是非通用量子计算机）。

量子计算机现在大家研究比较多的系统，第一个就是光学系统，利用它的偏振、它的路径、角动量等自由度来做的。

现在国际上比较看好的是超导系统，大概有80%的人吧。第一个他已经实现了对单个比特（和两比特）的操作，它的操作精度非常高，这个是一个基本的要求。如果把这些操作精度能做得非常高的话，就可以像现在这个芯片一样，打印出来，整个系统相对来说比较容易扩展，他本身就是一些线路。所以现在80%的人认为他是一个最好的系统。冷原子和离子阱的话，超导和原子都需要在非常低的环境下来操作的。 像我们的单光子从这里打出去，外界都不会对他干扰（但其他系统不是这样的）。