超导量子计算
Superconducting Qubits用超导电路中的约瑟夫森结人造原子作为量子比特,是当前产业化程度最高、国内外竞争最激烈的路线。 芯片可借成熟的微加工工艺制造,门操作速度快,但需要在毫开尔文极低温下运行。 国内以"祖冲之号""本源悟空"为代表,国际上 IBM、Google 双雄并立。
离子阱量子计算
Trapped Ions用电磁场囚禁单个带电离子,以其内部能级编码量子比特。离子是天然原子,比特一致性好、相干时间长、门保真度高, 但门操作较慢、扩展工程复杂。国内以华翊量子、启科量子为代表,国际上 IonQ、Quantinuum 领跑。
光量子计算
Photonic Quantum Computing用光子的路径、偏振或模式编码量子信息,室温运行、与光纤网络天然兼容,适合量子通信与特定采样问题; 挑战在于确定性双量子门和光子损耗。国内"九章"实现光量子优越性,图灵量子、玻色量子推动产业落地。
中性原子量子计算
Neutral Atoms用光镊阵列囚禁中性原子、以里德堡态相互作用实现纠缠。阵列规模扩展快、可重构, 近年成为规模纪录的"黑马"。国内中科酷原等积极布局,国际上 Atom Computing、Pasqal、QuEra 处于第一梯队。
半导体硅基自旋量子计算
Silicon Spin Qubits在硅基量子点中囚禁单电子,以其自旋编码量子比特。比特体积极小、可复用成熟半导体产线, 被视为最具长期规模化潜力的路线之一,但比特一致性控制难度大。国内以中科院物理所、复旦大学等为代表。
金刚石 NV 色心量子计算
NV Centers in Diamond利用金刚石中氮-空位缺陷中心的电子自旋作为量子比特,可在室温下工作且能进行量子传感, 中国科大杜江峰院士团队是该方向的世界引领者。金刚石量子计算公司相对集中于量子传感与小型化系统。
核磁共振与其他路线
NMR & Others核磁共振(NMR)路线曾在早期量子计算演示中扮演重要角色,如今以桌面型教学机形式延续; 此外还有拓扑量子计算等前沿探索。本板块收录代表性团队与公司。
Microsoft Azure Quantum
公司押注拓扑量子比特路线(马约拉纳费米子),同时通过 Azure Quantum 平台聚合多家硬件厂商算力。
访问官网 azure.microsoft.com/quantum各平台技术对比一览
定性对比,仅作入门参考;不同体系指标随代际快速演进。
| 平台 | 运行温度 | 门速度 | 相干时间 | 扩展性 | 国内代表 |
|---|---|---|---|---|---|
| 超导 | ~10 mK | 快(ns 级) | 短(μs–ms) | 工程挑战大,产业最热 | 中科大、本源量子 |
| 离子阱 | 超高真空 + 激光冷却 | 慢(μs–ms) | 长(秒级) | 保真度高,扩展较慢 | 华翊量子、启科量子 |
| 光量子 | 部分室温 | 快 | 光子不易退相干 | 光子损耗与双门是难点 | 中科大、图灵量子 |
| 中性原子 | 超高真空 + 激光冷却 | 中 | 长 | 阵列规模大、可重构 | 中科酷原 |
| 硅基自旋 | ~10 mK | 快 | 中 | 可借力半导体产线 | 物理所、复旦 |
| NV 色心 | 可室温 | 中 | 长(室温可达 ms) | 小型化/传感优势突出 | 中科大、国仪量子 |