1月31日，我国第一条量子芯片生产线在安徽合肥向公众亮相，这条生产线生产的芯片正在为“悟空”量子计算机做准备。

　　目前，我国已经成为第三个拥有量子计算机制造能力的国家，制造公司正是位于安徽的合肥本源量子。

　　而量子计算机被认为是新一轮科技的战略制高点，量子芯片也被看作是“硅芯片”的下一代产品。

　　那么问题来了，量子芯片究竟是什么？能否带领我们突破芯片难题，摆脱“卡脖子”？

　　量子芯片其实就是把量子线路集成在基片上，使其具备处理量子信息和数据的能力。

　　量子芯片未来也要走集成化道路，这一点和传统芯片相似。不同的是，传统芯片增加的是晶体管数量，而量子芯片增加的是量子信息。

　　我们都知道摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

　　传统的硅基芯片一直按照摩尔定律更新迭代，但随着晶体管数量的增加，工艺制程下降至5nm、3nm时，出现了越来越严重的“量子隧穿”效应。

　　由于量子遂穿，导致芯片的良品率下降，漏电率提升。甚至科学家们认为1nm就是硅基芯片的尽头。

　　那么，与其花费大量精力解决量子隧穿问题，倒不如研发量子芯片来代替传统芯片，于是各国开始投入资金研发量子芯片。

　　传统芯片通过控制晶体管的电压，从而产生一个数据“0”或“1”，0表示关，1表示开。

　　0和1共同组成了二进制数据，它的基数为2，遵守“逢二进一”、“借一当二”的规则。计算机中所有的信息都将转化为由0和1组成的代码，然后进行存储和传输。

　　量子芯片的数据采用微观的量子表示，根据量子力学原理，量子数据可以表示“0”、“1”，也可以同时处于“0和1”的叠加状态。

　　这种叠加状态就是量子芯片的最大特色，它可以进行多路径计算，因此效率更高、结果更精确。

　　传统芯片首先制造晶圆，制造出来的晶圆上没有电子信息，然后在晶圆上光刻电路图，最后进行封装测试。

　　量子芯片先通过分子束外延生长含有二维电子的基片材料，然后再进行刻蚀，最后通过电子束蒸发金属镀膜，加上金属剥离技术，最终获得量子芯片。

　　当传统芯片接近理论的技术瓶颈时，量子芯片可以轻松突破，并且可以再提升百倍、千倍。

　　总的来说，量子芯片对于传统芯片就是全面的升级，甚至是推倒重来，仅在概念和算法上模拟传统芯片。传统芯片就像砖和木头盖房子，量子芯片就是钢筋混凝土盖高楼大厦。

　　“量子霸权”于2012年由美国加州理工学院理论物理学家约翰·普瑞斯基尔提出，指量子芯片可以做到传统芯片实现不了的事。

　　2019年10月，谷歌在《自然》杂志上发表论文，其研发的量子计算机在200秒内完成了传统计算机需要花1万年才能完成的任务。

　　这项试验是基于一个包含54个量子比特的量子芯片“西克莫”。此次成果可以媲美莱特兄弟发明飞机。

　　但IBM表示怀疑，因为按照IBM的估算，谷歌的计算结果利用超算仅需要两天半时间就可以完成，根本用不了1万年。也就是谷歌的“西克莫”根本没有达到量子霸权的标准。

　　同时IBM还质疑了“量子霸权”，它认为这对传统计算机及芯片会产生误导，量子芯片永远不会凌驾于传统芯片之上，它们只会相互协调、相互配合。

　　2021年12月4日，中国科学技术大学的潘建伟院士，带领团队与国家计算机中心合作打造了76个光量子的计算原型“九章”。

　　通过试验，九章可以在一分钟内解决“高斯玻色采样”任务，而用太湖之光超算来完成任务则需要一亿年。

　　当大家还在努力超越50量子比特时，IBM发力了，直接超越了100量子比特。

　　IBM在量子计算机领域投入了大量的人力、物力、财力，已经处于领先地位。IBM率先推出了首个超过100量子比特的芯片“Eagle”，拥有127个量子比特。

　　“Eagle”采用了全新的架构，总体呈现六边形，堆叠了多层芯片，同时减少了相应的链接，可以有效降低干扰、提高准确度。

　　2022年11月，IBM在年度量子峰会上推出的433量子比特的Osprey芯片，再创新高，比127量子比特的Eagle芯片多出近三倍。

　　IBM表示将在2025年推出4000量子比特的芯片，实现“量子优势”的里程碑。

　　量子比特是衡量量子芯片、量子计算机性能的重要标准，增加量子比特可以使芯片性能指数级提高。这就是各国比拼量子比特数量的原因。

　　在IBM看来，实现1000量子比特以上的量子芯片，才算是“量子霸权”。按此说法，目前的量子芯片距离“量子霸权”还很远。

　　可以看出，在量子技术的专利方面，美国依然处于绝对领先位置，我国的本源量子在国内很优秀，但与IBM、谷歌仍有不小的差距。

　　早在2016年8月，我国就发射了全球首颗量子实验卫星，由中科院国家空间科学中心负责研发，搭载在长征二号丁火箭上升空。

　　墨子号实现了相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，创下了上千公里的量子密钥的分发。

　　2017年，中国开通了世界第一条量子保密通信的干线日京沪干线开通的新闻发布会上欧洲杯压球，中科院院长通过“墨子号”与奥地利科学院院长安东·塞林格进行了世界首次洲际量子保密通信视频通线年，

　　量子通信可以让信息的接收、发送方同时获得一段随机的字符，双方手里的随机字符是完全相同的，但第三方无法窃听，因为一旦窃听就会被立刻发现，这都是由量子力学原理保证的。

　　很多网友幻想着弯道超车，但实际上哪里有什么弯道超车，只有不断的努力研发，才能实现追赶超越。传统芯片领域，美国一直处于领先地位，在量子芯片领域，美国依然处于领先地位。这得益于其在该领域庞大的投资。

　　目前，IBM研发的量子芯片已经达到了433量子比特，大幅领先于我国的76比特。谷歌、微软的研发实力也十分强劲。

　　EUV光刻机是7nm及以下传统芯片的必需设备，那么量子芯片是不是也需要EUV光刻机呢？

　　EUV光刻机针对的是硅基芯片，而超导、金刚石、光量子显然不会用到这类设备。

　　量子芯片还可以使用碳基材料，而碳基芯片采用的是碳纳米管搭建技术，根本用不到光刻机。

　　目前，我国第一条量子芯片生产线已经搭建完毕，这条生产线中并没有出现EUV光刻机，这也恰好提供了佐证。

　　如果我国能够将量子芯片技术发扬光大，使其应用在更多的场景中，那么不但可以有效的提高芯片的性能，同时也能绕开EUV光刻机，彻底摆脱“卡脖子”。写到最后