賽迪：2021量子計算技術創新與趨勢展望（18頁）.pdf

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1、(一)技術成果量子計算存在多種技術路線以制作出最基本的物理實現粒子。主流技術路徑包括超導、離子阱、半導體量子點、量子光學以及拓撲量子等。技術路徑的研發目的都是為了制作出糾纏態的最基本粒子。超導和離子阱技術路線當前處于領先地位，受到關注程度最高，半導體量子點和光量子路線發展提速，上述四種路徑均已制作出物理原型機，但拓撲量子尚無物理層面的實現。目前，仍無任何一種路線能夠完全滿足實用化條件要求從而推動技術方案等融合收斂。超導量子計算路線超導量子計算路線利用超低溫“凍結”粒子的運動進而實現粒子狀態的控制。由于超導量子電路的能級結構可通過外加電磁信號進行調控，電路的設計定制的可控性強。得益于基于現有的成

2、熟集成電路工藝，超導量子電路具有多數量子物理體系難以比擬的可擴展性。谷歌、IBM、英特爾等企業均在積極開展超導量子比特實驗研究，我國中科大、南方科大、中電科、阿里巴巴、本源量子等公司和研究機構開展了超導線路的研究和布局。量子比特數近年來穩步提升。但超導路線在邏輯門保真度和相干時間方面存在一定短板，比特見連接的物理布線工藝難度要求將對著比特數增加而加大。離子阱量子計算路線離子阱量子計算路線在物理比特質量和邏輯門保真度等方面具有一定優勢，同時具備室溫條件工作的優點。2020年Honeywell發布了6量子比特離子阱計算機，先后實現了64和128量子體積，平均單量子比特門保真度為99.97%，雙量子比特門保真度為99.54%;IonQ宣布在32量子比特離子阱量子計算機上，實現預期超過400萬量子體積;我國清華大學、中山大學和啟科量子等公司和研究機構開展了離子阱線路的研究和布局。離子阱路線在真空工作環境要求，門操作時間指標和激光讀寫操控復雜度等方面存在短板，單平臺實現物理比特數量的大規模擴展也存在瓶頸。