量子芯片与现在的集成电路芯片什么区别？

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关于量子计算的话题，若往深处探讨下去，那的确会是相当的复杂。单就“量子芯片与现在的集成电路芯片有什么区别”这个问题，不妨这样来谈。

数个月前，有位专家级作者在网上发表过一篇文章。这位作者在该篇文章中有说到这么两个点：第一，今后，具备商业化应用潜力的量子芯片应该主要有三种实现形式，分别是超导量子芯片、离子阱量子计算和半导体量子芯片。第二，最具商业前途的是超导量子芯片，但未来业者们在设计该种芯片的过程中，肯定还要面临更多且更大的难题。离子阱量子计算有着优异的性能不假，本身却也有着体积过大的缺点。半导体量子芯片的总体表现虽然还比不过前两者，但半导体量子芯片完全是基于传统的半导体生产工艺，只要研究者们能够在实验室中研制出可商业化推广的芯片样品，厂商们量产半导体量子芯片便是水到渠成。这也恰恰是半导体量子芯片有别于超导量子芯片、离子阱量子计算的显著优势之一。

（图释：从左到右依次是超导量子芯片、半导体量子芯片和离子阱量子计算。）

于是，换成另一种说法就是，到目前为止，哪一种或者几种量子芯片最后能不能够完全达到商业化的要求？如果有一种或者几种量子芯片完全满足了商业化的要求，那这一种或者几种量子芯片都有哪些特点？这实际上还都是未知的。所以，“量子芯片与现在的集成电路芯片有什么区别”这个问题的答案，严格来说也该是未知的。从而更无从说及“量子芯片有代替集成电路芯片的可能”。

关于半导体量子芯片，这里不妨做一个简单的补充。

在当下，计算机已经成为人们在生活和工作中的必备工具之一。而所有的计算机芯片均是半导体芯片（基本单元都是半导体晶体管）。有科学家曾经预测过，大约是到2020年，每个晶体管会缩小到单个电子那样的大小（单电子晶体管）。而事实是，当晶体管的体积在不断缩小的过程中，就会出现“量子隧穿效应”。这就会导致经典逻辑运算不复存在。而从长远来看，人们与其想方设法躲避“量子隧穿效应”，那还倒不如主动去拥抱量子技术，并研制出可大规模商用化的量子计算机。

对于现在的计算机而言，人们是通过控制晶体管电压的高低电平，从而决定一个数据是“0”还是“1”。这种“0”或“1”的二进制数据模式，也被人们称作经典比特。量子计算机采用到的便是量子比特，量子计算机的每个数据位用微观的量子态来表示，根据量子力学的原理：量子比特可以同时处于“0”和“1”的两种叠加态。量子计算的输入和输出都是概率性的，这是量子力学的一大神奇之处，或者说是一大迷人之处。恰恰因为量子计算机有这种叠加态的存在，量子计算机便因此可以进行多路径的运算，经多次运算后得出精确的结果。进一步说，正是因为量子计算机有着这样的一大特点，量子计算机便具有了超强的计算能力。人们就能运用量子计算机完成破译密码和模拟气候环境等高难计算任务。量子计算机的运算速度可比传统的计算机高出数万倍！

至于半导体量子芯片？半导体量子芯片的制备工艺大致为：先是通过分子束外延生长含有二维电子的基片材料，接着通过高分辨电子束刻蚀、光学刻蚀等工艺制备量子点结构的图形，最后通过电子束蒸发金属镀膜，再用上金属剥离技术，最终获得半导体量子点芯片器件。按照专家们的说法：半导体量子芯片有着易全电操控、可集成化和兼容传统的半导体工艺等优点，是人们研制出商用化量子计算机的坚实基础。再有就是，更快的量子逻辑门操作是实用型量子芯片多量子比特集成和运算的首要条件，只有更快才可能将量子计算从小规模的实验室演示推向全面的商业化。