科技日新月异，量子芯片，在杭州颂扬恒科技有限公司生产，很快就会进入手机，电脑了。

　　首先，感谢去年获得国家自然科学一等奖、世界物理十大突破之首以及今年准备发量子通信卫星的潘院士，估计现在很多人对『量子』的概念如雷贯耳，不过也可能大多数人还是概念模糊。而到了『量子计算机』，估计又感觉神乎其神了，实际上，我们今天要做的第一件事就是将量子计算机拉下神坛，因为只有不吹嘘它才能正视它。

　　量子计算机是基于量子力学中的叠加原理和量子纠缠等性质来进行数据计算的计算机，在密码学、科学模拟、大数据处理等科研机构、企业和政府的应用方面具有经典计算机无法比拟的优势的下一代计算机。

　　这也说明，其和经典计算机的原理大不相同，在某些方面经典计算机无法与之媲美，而在其他方面经典计算机也可能远胜量子计算机。不过，仅这几方面的应用，已经吸引着全世界的政府、企业和科研机构投入巨资研究它了。那么，怎么算是一台能用的量子计算机呢？根据一些科学家的论文，最后可以这样总结：

　　单量子比特逻辑门和双量子比特逻辑门的保真度达到99%以上、量子比特数目达到几十个以上、操作速度和退相干时间在合理范围的计算机就是一台能用的量子计算机。

　　这句话可能和之前的几句话相比比较复杂，我先解释几个概念。量子比特，就是像经典计算机的比特一样，对于经典计算机，比特数目越多，运算的数就可以越大，其能力就越强，量子计算机也是如此；量子逻辑门，就像经典计算机的与、或、非等逻辑电路一样，单量子比特逻辑门和双量子比特逻辑门是组成量子计算机的基本单位；保真度达到99%，就是为了顺利完成量子计算，各个逻辑门的错误率不能超过1%；量子比特数目，为了发挥它的性能，根据计算，数目起码要达到30个；操作速度和退相干时间，前者越快越好，后者越长越好，我们这里就要求能用就好。

　　好了，知道这几件事情之后，我们就要了解什么是『半导体量子芯片』。事实上，当『量子计算』这一概念被提出之后，科学家们就前赴后继，为了在物理上和工程上实现它而努力。迄今为止，科学家们提出过的量子计算机的实现形式有很多种，最终大浪淘沙，现在仍活跃在nature等期刊上的主要有三种：

　　从左到右分别是超导电路、半导体量子芯片和离子阱。

　　它们迄今为止距离量子计算机实用的目标还有多远呢？在达到99%的保真度的基础上，UCSB的Martinis组（现在在Google）实现了9量子比特的超导量子芯片，新南威尔士大学的Andrew Dzurak实现了2量子比特的硅基半导体量子芯片（保真度有待进一步测量，据信可以达到99%），牛津大学的Lucas组实现了5量子比特的离子阱量子计算。

　　显然，和我之前提到的能用的量子计算的要求相比，现在关于量子计算机器的研究还有很长的一段路要走。不过，这三种实现方式都非常有潜力。现在最有前途的是超导量子芯片，它实现的高保真度的量子比特数目最多而且可扩展性也比较好，但是电路设计难度随着比特数增多而增大，有待进一步努力；离子阱量子计算同样性能优异，其保真度是三个中最高的，但体积庞大，看图（最右）即可以知道，小型化尚待时日；而半导体量子芯片在保真度和量子比特数目上虽然不如这两种，但是它完全基于传统半导体工艺，只要科学家能在实验室里实现样品芯片，其大规模工业生产理论上讲就不存在问题，这是它大大超越前两者的优势所在。所以，最终谁能屠龙，尚未可知。

　　现在回到半导体量子芯片上，作为迄今国内唯一以量子计算机的设计为目标的研究组，中科大郭光灿院士下面的郭国平教授组现在主要的精力就投入到了半导体量子芯片的研究中。该组迄今为止的成绩不完全统计如下（以发表文献为准）：

　　1、超快单量子比特逻辑门（2022）

　　2、超快两量子比特逻辑门（2022）

　　3、利用超导谐振腔实现了两个石墨烯量子比特的长程耦合（2022）

　　4、在保持操控速度的同时提高相干时间的新型杂化量子比特（2022）

　　总的来说，我们在量子比特数目、操作速度和相干时间上都可以达到和国际同行相接近的水平，但是保真度还不够高，没有达到99%的要求，需要进一步努力。

　　而如今，国际上距离实现量子计算已经越来越近，投入的精力和财力也越来越大，Google、IBM、微软等大企业早已布局在这一领域，最近Martinis（在Google获得了巨大支持）在他们的芯片上实现了分子能量的计算，应该说迈出了量子计算的第一步；而两量子比特的硅基半导体量子芯片去年也是世界十大物理突破之一，可见业界对此成就的预期，发展速度必将越来越快。没有人能预计未来，但是很多科学家都提到了十到二十年量子计算的研发目标，Google的Martinis甚至提出『在两三年内造出一台小而可用的量子计算机』。

　　从没听说量子芯片。美国搞的量子计算机是个庞然大物。想做出PC大小的量子计算机，我估计还得至少20年。

　　至少在十年之内是不会运用到大众老百姓的生活中来的，那么先进的东西肯定要运用到独特的地方去，主要是高科技和军事上，即使运用到电脑手机上，也不会是一般人的电脑和手机上。要实现大众化与之相匹配的配套设施还得跟上才行啊。

　　据说传说等于胡说八道，加乱七八糟，量子是物理学中的一个概念，比原子还小，目前最先进的电子显微镜也发现不了它存在，你怎么制作成芯片呢？只因它比原子小，制成可以穿透任何物体，人也可以长生不死了，再说芯片是考虑电子层面问题，还要提纯加杂质光刻等工艺，都是不可能完成的极限，你怎么还梦想用到电脑与手机上呢？百年后难说。

　　大家把事情看小了。只盯住目前自己用的手机，自己用的电脑。手机电脑之类的东西虽然都和老百姓有关。但真正有力量的是这个量子芯片将运用于我国的5G建设上。只有在这方面的有效使用才能真正把中国的5G技术推广的全世界。只有5G领先世界中国后面的AI，大数据，中国制造2025，自动驾驶汽车，全网络物联网等等这些才能发展下去。这些才是最最关键的。

　　已经应用了，三星就发布了全球首款量子芯片手机！

　　5月14日下昼，韩国电信巨擘SKTelecom（如下称SKT）官方揭露与三星电子同盟的、环球首款集成了量子随机数产生器（QRNG）芯片的5G手机GalaxyAQuantum面世。

　　SKT官网据韩国财联社报道称，这是环球第一款具备量子随机数产生器（QRNG）芯片组的5G智内行机，而且由SKT网页独有的。

　　售价为649000韩元（大概合国民币3751元），知恋人士称销量大概到达100万部。

　　以“平安”为主的芯片GalaxyAQuantum手机接纳的是SKT的瑞士子公司IDQuantique开辟的SKTIDQS2Q000QRNG芯片组，它经历量子暗号技术生产随机数并建立无法展望的平安密钥，从而加强了装备的平安性。SKTIDQS2Q00是天下上非常小的QRNG芯片组（2.5毫米x2.5毫米），应用LED和CMOS图像传感器。QRNG芯片图片起原：SKT据SKT官网说明，QRNG芯片组加强了种种软件法式的平安性，比方SKPay，TID登录和Initial.TID用于登录种种在线服无。

　　Initial是一项区块链挪动电子认证服无，可用于颁布和提交种种片面认证，而无需复制实在的片面认证。据称，QRNG芯片组容许用户经历生产无法破解的实在随机数，以平安靠得住的方法应用选择的服无，因此不行展望。若黑客想读取手机的数据，必需先经由芯片的认证，才气获取答应。有无技术隐患？物理学界有句俗话，“遇事未定，量子力学”。咱们每每在科幻影戏中看到它的身影，但实际中的科学家远未控制这项技术，因此量子力学总在神学和科学之间踟蹰，是间隔咱们隐秘而渺远的事物。实际上，早在今年年SKT就推出过QRNG芯片。而GalaxyAQuantum手机，实际上即是三星GalaxyA715G的外壳，加上了一颗QRNG芯片。据虎嗅网报道，专家觉得QRNG危害即是随机数仍旧是凭据算法生产的，因此一旦黑客找到了所应用的算法，就非常有大概让用户隐衷露出在凶险之下。

　　三星的量子加密手机办理计划，即是行使CMOS图像传感器捕捉的光源散粒噪声产生随机序列。实际作用怎样？量子加密手机间隔量子计较进来到实际软件阶段，仍旧非常渺远。一名国内某量子计较平台企业人士显露：“量子技术当前非常难到达软件级别，包含量子加密通讯，量子计较就更渺远了，当前的加密即使应用经典计较的加密，也充足平安，量子加密还没有展示出实际作用。”但是，民间当前也能够用不上量子加密，但在其余平台会发扬奇效。量子隐瞒通讯的环境趋势软件非常辽阔，除了军事、国防平安平台，还可用于波及隐秘数据、单子的证券、银行、地税等平台。若三星的这款手机环境趋势回响不错的话，也会推动更多手机厂商更进这项技术，来日量子隐瞒通讯在片面平台也或将会有大范围应用。

　　还早呢。所谓的突破是从无到有单位突破，只是离可以用更进了一步，考虑到成本问题必然是高科技领域率先采用，之后才会进入消费市场，这个过程可能需要10-20年吧。

　　还是等电子芯片走到世界前列再说吧，量子和通讯扯上靠不靠谱还有待观察

　　应该在五至十年吧?