量子硬件正在走出概念验证阶段,但工程瓶颈意味着实用的大规模系统仍需数十年时间。
根据多家机构研究人员的联合分析,量子技术已进入类似晶体管早期时代的关键发展阶段。
来自芝加哥大学、麻省理工学院、斯坦福大学、因斯布鲁克大学和代尔夫特理工大学的科学家在研究中评估了六个领先的量子硬件平台,包括超导量子比特、离子阱、中性原子、自旋缺陷、半导体量子点和光子量子比特。
据研究人员称,该综述记录了从概念验证实验到早期系统的进展,这些系统在计算、通信、传感和模拟方面具有潜在应用。
科学家在分析中指出,复杂量子化学模拟等大规模应用需要数百万物理量子比特和远超当前能力的低错误率。
根据报告,关键工程挑战包括材料科学、可批量生产设备的制造、布线和信号传输、温度管理以及自动化系统控制。
研究人员将当前情况与1960年代早期计算面临的"数量暴政"问题进行了类比,指出需要协调工程和系统级设计策略。
分析发现,各平台的技术成熟度各不相同,超导量子比特在计算方面显示出最高的成熟度,中性原子在模拟方面,光子量子比特在网络方面,自旋缺陷在传感方面表现最佳。
研究人员表示,当前的成熟度水平表明这些技术仍处于早期系统级演示阶段,而非完全成熟的技术。根据研究,进展可能会类似于经典电子学的历史轨迹,需要数十年的渐进式创新和共享科学知识,才能使实用的、实用规模的系统变得可行。


