但量子比特的稳定性之前就提到过了,它的稳定性极差,极其容易受到外界的干扰。
别说是像传统的硅基芯片与碳基芯片一样家用了,就是你单独给它准备一个地下室用来存放,它都娇弱到会因为你用的墙壁水泥有微弱的辐射而坍塌死机。
更别提像现在这样拿在手中了。
对于量子芯片中的‘量子比特纠缠态’来说,人体是个巨大无比的辐射源,光是接触就能够让其稳定性坍缩。
事实上,对于极度敏感的量子芯片来说,就算是你为它准备一个无比安静的地下室,建筑材料也全都用无辐射或者很少辐射的材料,目前市面上的所有量子芯片中‘量子比特纠缠态’都撑不过三秒。
是的,无论是米国谷歌研发的凤凰超导量子计算机,还是华国华科院的九章光量子计算机,其核心的的量子芯片‘量子比特纠缠态’存在时间都才仅仅突破秒级而已。
或许有人会问,量子比特纠缠态,也就是量子比特退相干时间那么短,量子计算机还有用吗?
这里就需要了解一下量子计算机的计算原理了。
简单的来说,退相干时间指的是量子比特保持其量子态的时间,超过这个时间,量子比特就会因为环境干扰而失去量子信息,导致计算错误。
如果退相干时间很短,量子计算机在进行复杂计算时可能会频繁出错,这显然是个大问题。
就比如在早期的时候,量子退相干时间只有纳秒级,那么它通常只能完成纳秒级的步骤数运算。
而量子算法的设计通常追求深度(操作步骤数)最小化。
例如,Shor算法分解整数的时间复杂度为多项式级,所需操作步骤可能在当前退相干时间(微秒到毫秒级)内完成。
随着硬件优化(如门操作速度提升至纳秒级),复杂算法的可行性将进一步提高。
简单的来说,就是硬件不够,算法来凑。
当然,除了算法外,还可以通过极低温环境(接近绝对零度)和材料优化(如三维腔体设计),从而将退相干时间从纳秒提升至百微秒量级,甚至是秒级。
除此之外,退相干导致的逻辑量子比特坍塌失效也还可以通过量子纠错技术来进行优化等等。
所以尽管极短退相干时间限制了算法复杂性,但量子计算机在特定任务仍具有极大的用途。
比如允许一定误差的化学反应模拟、组合优化、数据分类等等领域中都展现出
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