量子计算机攒机指南

电脑组装并不是不简单的技术活，本行你行大伙儿行

又到一年一度的双十一，2021年人民教育家马云爸爸又给大家提供了新的关注点赞手机游戏，用他人的服务平台赚自身的钱，确实想问哪一位产品运营设计方案出來的，我很希望“有理想谁都不简单的”的Pony老总又会分配被h5小游戏耽搁了的“大众高尔夫总冠军”微信张小龙会创造出什么新的“Ali极简主义”对策。

那麼，做为C114 Future部量子科技研究室的二号研究者我先给大伙儿一篇，终究一般的双十一早已考虑不上中华人民了。

最先，作为一名普通用户，现阶段市面可以合法的选购的仅有D-wave的量子计算机，使用价值1500万美金的整体显而易见不符大家动手能力电脑组装的行为规则，Pass。

对于Dakyo君在上篇中详细介绍的Microsoft的拓扑结构量子计算机八字还没一撇，Pass。

下面，大家看来高温超导量子计算机，看上去非常好，不但思想体系完善，并且Google和IBM都早已取得成功打造不一样量子比特（Qubit）数的空天飞机。

但如下图所示所显示，太占地区，充分考虑大家的会计状况不大可能包下一栋楼来电脑组装（心痛你们一秒），显而易见沒有性价比高。同样，牙膏厂的量子芯片也Pass。

下面的挑选就很少了，比如，北京清华大学的NMR量子计算机，虽然磁共振技术性早已有70很多年的发展趋势历史时间，但运用在单量子科技控制上，状况不小心优良，微波射频单脉冲不太可能不危害到别的量子比特，Pass。

那麼，这儿我将为各位强烈推荐一种性价比高的量子计算机电脑组装计划方案，这也是北京清华大学姚期智专家教授拔尖的交叉式试验室所挑选的方位——“裸钻”量子计算机。

在2021年九月的国际性量子密码交流会上，姚期智专家教授在演说中谈及，“相比正离子阱和高温超导技术性，采用裸钻原材料生产的量子计算机所占的区域要小得多。并且做为固体量子计算机，金钢石原材料更具有象征性，不但物理学构造更为平稳，在试验之中相关時间也更长，维持了10分鐘之久。”（自然，相关時间并不表示你控制量子比特时真真正正可以用于计算的時间，我还在后边会提及。）

大伙儿来攒机吧

尽管，大家无需考虑到牙膏厂或是农企的电脑显卡，可是不管采用上边什么方式，务必要考虑到的问题是——优良Qubit的制取。

说白了Qubit，差别于传统式的0和1，并不仅是0和1的累加（Superposition），反而是0-1中间一切部位的累加，好似用1、0只是是高、低电频的数学思维方式。并且累加一样仅出现于不对其影响（不论是观查或是精确测量）的时时刻刻。

感激海森堡，我们仍未知道那一天所藏的猫的存亡。

裸钻除开钻石恒久远以外，事实上有着着让人惊奇的高品质特性，除开大家都知道的平稳构造以外，在Qubit制取层面，更拥有别的计划方案难以企及的优点——不用冷冻液，你乃至在室内温度自然环境就可以制取Qubit，真是是电脑组装优选。

Crystals are like people,it is defects in them which tend to make them interesting!

——Colin Humphreys

正如同法国科学家Colin Humphreys常说，裸钻就好似人一样，恰好是它的缺点让它更为美丽动人！

氮晶格常数位置核心裸钻（Nitrogen-Vacancy center diamond）平面图

你乃至不用使用一颗极致的裸钻，惊不惊喜，大家要的是有与众不同缺点的裸钻，这也是一种被称作氮晶格常数位置核心裸钻（Nitrogen-Vacancy center diamond），这类构造更为合适捕获电子器件，而且因为位置的存有会与相应的自由电荷的“磁矩”造成叠加态，自发性的组成Qubit。除开制取Qubits外，生物学家也在科学研究其做为量子科技无线放大器，超越远距离维持敏感的量子信息的概率（好啦，闪存芯片和磁盘的问题也解决了）。

自然，有缺陷的裸钻也是裸钻，好像不太达到大家性价比高的规范，下面才算是这一计划方案的具体内容。

在我的BGM里你乃至能自身造裸钻！

现在是时候关注点赞评价分享一波了。

在试验室里，你很有可能获得的是一台微波加热低温等离子机器设备（Microwave plasma chamber），但事实上，你只要一台家庭用微波炉加热就可以，终究二者工作频率、输出功率都类似。唯一不便的一点就是你必须生产制造一个真空来引燃等离子，但大家都知道，真空用真空压缩袋抽一抽就可以生产制造了。

确实和家庭用微波炉加热类似的，你们信任我

下面便是九年级化学专业知识，整时甲烷气体做为碳媒介渗入氡气放进微波炉加热（相关氡气的制取，请参照塞特萌呆着作《我在火星那旮旯上的五百多天》），进而生产制造出CH3官能团来打造出裸钻的基本晶格常数，只需三天你能打造一个直径为10mm上下。

（考虑到的你们的真空，很有可能达不上这一规范，但是大家的量子计算机也不用很大的裸钻，3、4mm便可用以检测了，微波炉加热大约转二天就可以了，终究水电费也在我的考量范畴）

很多人都是在这一步失败了，不成功的缘故并不是她们的试验设备、或是自然环境出了问题，反而是她们把搞好的裸钻拿去卖了？这不是双十一回血指引，专心致志电脑组装好么！

答应我，好好地电脑组装

随后，你去超市买一把正离子枪（Ion Gun）射向裸钻就可以生产制造出极致必须的有缺陷的裸钻了。

在我们拥有“极致”裸钻，可以制取比较好的Qubit时，大家要的是制取大量的裸钻。不对，是Qubit，并使其两组纠缠不清。假如说累加授予了量子科技顽强的生命，量子纠缠（Entanglement）则是量子霸权的健壮躯体。

2012年时，这类裸钻量子计算机被生物学家取得成功打造出出去，自然在那时候仅有2个纠缠不清的Qubits，但仍然取得成功运作了Grover优化算法，而且维持了95%的通过率。

下面，你只需再制取3998个极致纠缠不清的Qubits就能破译现阶段一切的RSA加密技术，互联网并不是法外之地，大伙儿自身重量。

到这儿，使我们检查一下制取一台量子计算机的必不可少明细：

确立界定的优良Qubits：规范优先 有质卖量 √

可复位的系统软件：彻底操纵Qubits的情况——激发态、累加或者纠缠不清

量子科技电源电路门：可以运作优化算法

具备量子科技特点的精确测量：只有精确测量才可以授予一切实际意义 精确测量就是导出結果

长相关時间：系统软件只有平稳，方能不断合理 √

在我们拥有较好的Qubits以后，大家便可以尝试控制他们，自然你需要置购或是租用一台可以激光器单脉冲发射系统，根据激光器可以观察裸钻中Qubits的情况，并根据单脉冲复位或是激活系统，有利于反复试验。与此同时，微波加热单脉冲可以授予其累加或是纠缠不清的情况（裸钻量子计算机Qubits的相关時间确实可以维持的较长，但在我们应用/影响他们时，交给大家的時间仅有ms级，即便如此也够运作程序流程了，假如能维持在液氮温度下，则可以将時间增加到秒级）。

在极致纠缠不清基本上，感激半导体技术和激光技术的飞速发展，做为量子科技电源电路的核心搭建控制模块，在打造出量子科技门这一步上，科学研究界都十分成熟了。大家不但可以根据激光发生器，分束器、电磁场操纵模块和移相器等来搭建需要的量子科技门（挑选很少，足够就可以了），生物学家乃至研制开发出了可以“传输”量子科技门的设备。

再下面，便是将电源电路嵌合体到线路板上，这一全过程MIT的科学研究工作人员们早已为大家解决了，乃至暖心的应用了硅基模版来便捷大家打造出QPU（Quantum Processing Unit）。

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