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室温超导将如何改变量子计算

来自韩国的研究团队最近发表了一种名为LK-99的超导材料[1]。该材料的独特之处在于,它能在常温和常压下工作。
这一发现让科学界以及主流媒体纷纷展开热议,猜测这一技术的应用潜力和可能带来的影响。据论文作者推测,这项发明将在一定程度上颠覆几乎所有行业,包括量子计算。
在他们的研究论文中写道:“LK-99有多种应用可能,比如在磁铁、电机、电缆、悬浮列车、电力电缆、量子计算机的量子比特、太赫兹天线等领域。我们相信,我们的新产品将是一个历史性的突破,将开启人类的新时代。”

室温超导将如何改变量子计算

 
01. 室温超导可能产生的影响
然而,值得注意的是,尽管室温超导的进步可能会消除一些可扩展性障碍,但较高的温度仍然会影响量子误差。那么,这项工作将如何影响量子计算呢?
改变量子计算硬件
首先,量子计算硬件将可能受到影响。量子计算机通常在极低的温度下运行,接近绝对零度,以维持其量子比特的微妙量子态,然而,这需要大量的能源。室温超导不会消除冷却的需求,但它可以降低低温系统的成本和复杂性,使量子计算机更容易使用和维护。

室温超导将如何改变量子计算

图|用于制冷的稀释制冷机(来源:bluefors)
提升能源效率
其次,能源效率是一个主要考虑因素。保持量子计算机在低温下运行既是一个工程挑战,也是一个环境挑战。量子计算机是大功率的设备,而室温超导有可能降低量子计算机的能耗,使其更加环保且运行成本效益更高。
重塑量子计算商业格局
此外,值得关注的是,如果室温超导技术能够影响超导量子计算机的尺寸和复杂性,那么问题就变成了:超导量子计算机是否会成为一种更经济、更实用的量子计算选择?这是否会改变量子商业格局呢?
推动量子计算与经典计算的集成
高温环境通常会将量子与经典计算分离。然而,室温超导技术可能会改变这一局面。在新的超导方式的帮助下,建立能够在经典计算和量子计算之间无缝切换的混合系统可能会变得更加容易。
催生更多量子计算应用
而且,低温冷却和维护的挑战一直是阻碍量子计算广泛应用的重要障碍。如果量子计算机能够变得更简单、更便宜,甚至能够适用于高中和大学,那么它将直接影响到培养量子就绪的劳动力,这是当前该行业的一大关注点。

室温超导将如何改变量子计算

图|量子计算机(来源:Peter Fedichev)
 
02. 可能不会受影响的方面
然而,尽管室温超导体取得了进步,但超导量子计算的各个方面仍将是微妙和复杂的。这意味着大多数明显的操作将不会受到这些进步的影响。例如:
固有的量子现象
室温超导体主要解决与能耗和稳定性相关的挑战,但它们可能不会直接影响固有的量子现象,例如纠缠和叠加。
量子计算机从根本上依赖于量子力学的这些独特性质,这些性质不仅仅由系统的温度决定。
量子纠错
量子纠错是量子计算的一个重要方面,可以减少错误并提高容错能力。虽然室温超导体可能会改善能源使用,但仍然需要量子纠错技术来处理量子计算过程中自然发生的错误。
算法改进
虽然室温超导体可以产生更稳定和可扩展的量子比特,但它们不会自动提高量子算法的效率。算法的进步对于实现解决特定问题的量子加速至关重要,而室温超导体本身并不能保证算法性能的提高。
其他技术挑战
除了量子比特的稳定性和冷却之外,量子计算还面临着各种技术挑战。例如,提高门保真度、最小化退相干和降低噪声等。室温超导体可能无法直接解决这些挑战。
简而言之,在室温下运行的超导体不会是量子计算的最终目标。
然而,需要注意的是,尽管我们现在可能观察到了在室温下的超导明显效应,但这可能对量子产业的最终影响(尤其是那些不易察觉的影响)仍然是未知的。
03.待验证的科学研究
最后,我们必须保持审慎的态度,等待科学界对LK-99的同行评审和验证。
量子计算是一个日新月异的领域,新的材料和技术突破可能带来预期内的和意想不到的影响。对于室温超导技术在量子计算中的全面潜力,需要进行深入的研究和严谨的实验来评估。
引用:
[1]https://arxiv.org/pdf/2307.12008.pdf

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