工程对速度的影响比物理快
2017年以来的IBM 16量子位量子计算机2019年10月，谷歌宣布了量子优势的实现-这个大名声被授予了量子计算机发展的那个阶段，这可以证明它们具有普通计算机所没有的能力。 该声明仍
存在争议 ，因此可能仍然表明我们需要更好的示范。
不管这种说法如何，有趣的是Google及其批评者都选择了相同的基础作为创建自己的量子计算机的基础。 像他们较小的竞争对手里格蒂一样。 所有这些表明，在过去的十年中，量子计算的格局已基本稳定。 现在，我们可以选择可能的赢家和某些输家。
你为什么是失败者？
但是，为什么胜利者赢了而失败者输了？
最后，它取决于工程。 要创建实用的量子计算机，必须制造许多量子位（qubit）。 这些量子位必须保持量子状态才能进行几次逻辑运算。 要执行这些操作，我们需要能够单独或成组（至少成对）操纵量子位。 并且，当然，您需要能够读取计算结果。
其中许多可能性是通过在液体中，里
德堡原子 ，
玻色-爱因斯坦凝聚物 （CBE），固态系统，
金刚石中的氮取代空位 （NV中心），硅缺陷，捕获的离子，在光中，自然在超导环中。 这是一个不完整的列表，但是出于令人信服的原因，列出的大多数功能都是死胡同。 尽管量子位的行为是由物理定律在单个量子位的级别决定的，但是一旦您考虑扩展，设计系统就成为一个非常重要的问题，事实证明这些选项中的许多并不是十分可扩展的。
事故不好
在本世纪初，NV中心，硅空位和固态材料处于比赛的首位。 所有这些材料均按照相似的原理工作：将少量的污染物引入晶体。 将氮引入钻石中，将磷引入硅中，并将is引入钇铝石榴石晶体中。
在每种材料中，量子位是根据相似的物理定律形成的。 污染物质不满足相邻原子的结合条件，其结果是保留了孤立的电子或带正电的原子核（离子）。 这些孤立对象的状态可以用作qubit，并且这些状态可以在很长一段时间内保持不变-甚至比其更成功的竞争对手还要更长的时间。
但是，这些技术具有根本的缺点。 在钻石NV中心可以看到缺陷的一个很好的例子。 由于氮不能结合四个碳原子，每个量子位由一个处于“悬浮”状态的电子组成。 通过光学方法访问电子（用于读取和写入）。 因此，第一个问题是在晶体中找到几个孤立的空位，可以单独解决这些空位。 光学寻址意味着这些空位彼此之间的距离太远而无法直接配对，因此必须通过光学和微波光子执行量子位的操作及其纠缠。 不幸的是，微波辐射与所有量子比特相匹配，从而降低了其可控制的精度。
更糟糕的是，所有职位空缺都不同。 空位的量子性质由其周围原子的特定位置和类型决定。 例如，在钻石中，两个常见的碳同位素提供的差异足够大，以至于碳13的存在会影响附近量子位的运行。 为了使量子位相同，必须施加局部磁场来改变量子位态的能级。 为此，必须使较高的电流流过附近的电线，同时隔离这些影响，以免影响其他量子比特。
实际上，所有带有钻石芯片的计算机都将有所不同，它们将具有不同的具有不同属性的量子位排列。 接线以确保局部磁场保持局部足以影响单个量子位，这看起来异常复杂。 然后，您需要放置一小组微型透镜（直接位于钻石表面），以将所有量子位与外界联系起来。 我的大脑中一个很小的，沮丧的，懂工程的部分，只想到它就默默地尖叫。
几乎所有基于空位的qubit系统都有类似的问题，因此我们今天对它们的了解较少。
值得记住的固态系统
对于晶体中的离子，例如钇铝石榴石晶体中的，一切都有些不同。 在这里，量子态通常不存储在单个single离子中。 取而代之的是，该状态分布在整个离子体上，这使系统异常强大-这些是某些寿命最长的量子态。 但是，这使得难以确定量子位的位置。 毕竟，位置是由光学器件确定的，该光学器件聚焦用于记录和读取量子态的光。
实际上，量子位的状态是由与晶体中许多离子相互作用的光脉冲决定的。 为了使用足够多的量子位，需要非常复杂的光学系统。 这甚至没有考虑到纠缠量子位和进行逻辑运算的需要。 同样，该电路不会有助于创建完整的量子计算机。 另一方面，这些晶体非常适合量子存储单元的作用，并且仍然可以在这些有限的框架中找到应用。
中立=冷漠
进一步远离实用方法，我们遇到了更多奇特的选择-Rydberg Atom（RA）和CBE。
RA是通过将原子中最外部的电子转移到具有极高能量的状态而创建的。 在这种状态下，电子的轨道类似于绕恒星运动的行星的轨道。 量子位基于不同的里德堡状态之间的转换而工作。 可以使用光脉冲和光子发射来设置和读取状态。 可以通过将冷RA放在一个位置上来对其进行光学捕获，因此可以使用光学系统对其进行访问。
不幸的是，它们的本质不允许它们彼此直接相互作用，因此需要通过交换光子来执行具有量子位的操作。 并且，这与晶体中的离子的情况一样，使光学系统和计算过程过于复杂，因此该系统可以成功地实现。 这样的量子比特很难创建。 将大量RA置于相同的初始状态并不是一件容易的事。
CBE提供了极好的量子态，可以非常精确地对其进行操作和维护。 而且创建起来相对容易。 但是，就像在RA中一样，这种量子状态不会直接影响相邻CBE的量子状态，这使得用它们构造逻辑电路非常困难。
这是容易识别的获胜者素质。
将其与离子阱和超导QC上的量子计算机进行比较。 在离子阱的情况下，量子态存储在单个被捕获的离子上，并从它们中读取。 量子位可以由于陷阱中的移动以及通过光和微波的发射和吸收而直接彼此相互作用。 该光学系统仍然保持复杂，但是由于使用了微波和陷阱中的移动而得以简化，这些陷阱负责执行某些操作。 这足以使系统实用。
制作了超导量子位。 它们的量子特性可能是所有竞争对手中最差的。 然而，它们被生产的事实允许对其进行严格控制。 逻辑操作，量子位状态的分配和读取，存储-所有这些都可以设计为使计算机尽可能长时间地运行。 正是这种控制感使工程师充满信心，因此他们开始扩展量子位的数量。
光子量子位是三个领导者中最奇特的。 它们并不能停下来与它们进行操作，所以需要非常精确的时间协调，因为两个或更多的量子位必须在时间和空间上相互重叠。 该要求使光子方案的设计复杂化。 但是可以使用特殊的计算机程序。
问题是使光子电路可编程。 工程师很难但没有那么大的叫喊然后逃跑了。 从这个意义上讲，光子量子位仍然有机会保持领导地位。
最主要的是成本
我们将拥有唯一的技术来统治所有人吗？ 我认为，原则上是，一种技术将占主导地位。 我认为光子量子计算机将赢得胜利，尽管到目前为止，超导量子位正驱动着所有人。 实际上，这一切都降低了成本：与使用离子阱或光子电路的计算机相比，超导量子位的板的生产成本要低得多。 然而，光子电路与集成电路相似之处在于成本随着规模的增加而降低。 因此，大批量采购时，价格差异会很小。
然后还有他们的工作成本。 离子阱上的计算机需要带有昂贵泵的真空系统，并且超导量子位的工作温度低于液氦温度。 氦很昂贵，稀释冰箱也很昂贵。 光子方案没有这种费用。
是的，追赶其他竞争对手的光子方案在设计上有困难，但是当我们克服这些方案时，成本将落入光子学的手中。 我冒着成为未来主义者的风险（对不起，这种想法现在会感到难过），前两代或三代QC将是超导量子位和离子计算机的混合物，然后光子QC将赶上他们。 到了第四代，没人会知道
transmon qubit是什么。
因此，我感谢
步进器让我能够使用出色的量子光计算机。