量子计算机有三种在理论上可行的实现方式——一种是超导电路，一种是半导体量子芯片，最后一种则是离子阱。
由于华夏这方面的工作起步的太晚，所以在超导电路和离子阱这两种实现形式上，华夏是远远落后于美利坚的。这种落后不仅仅是一两个身位而已，而是几十上百米的距离。
而在半导体量子芯片上，也是勉勉强强算是在同一水平，但是依然落后于美利坚。
由此可见，美利坚在科技领域的领先地位和底蕴，确实是非常可怕的。而要知道，美利坚在摸索之中艰难前行已经很多年了。结果华夏这三十年是用奔跑着，甚至是坐火箭速度追赶着，现在才堪堪看到美利坚的背影。
至于量子计算机，属于全新领域，研发一台量子计算机的难度可想而知。
一台能用的量子计算机需要满足什么条件呢？
单量子比特逻辑门和双量子比特逻辑门的保真度要达到99%以上，同时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。
简单来说的话，一共是四个条件：
第一个是量子比特，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。
第二个是量子逻辑门，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。
第三个是保真度，保真度需要达到99%，也就是一百次运算只能容许一次计算错误，其目的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%。
第四个，操作速度和退相干时间，前者越快越好，后者越长越好，但往往两者无法同时满足。
而在这四个条件中，最能反映一台量子计算机优劣的，就是第一个，量子比特的数目。
为什么世界会认为，迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机，不承认中科大的量子计算机是世界第一台量子计算机，就是因为还没有达到这四个条件。
秦元清需要解决的就是半导体量子芯片以及算法，半导体量子芯片还好，秦元清只需要指点，自然有研究人员去做。而算法，就得秦元清亲自去操刀。
秦元清在量子半导体芯片上，主要是半导体材料以及芯片的设计上解决。半导体材料在很大程度上，可以说是制约芯片量子比特提升的重要因素之一，这一部分的研究工作是极其重要的。而另一方面，就是芯片设计上，这也是另外的核心重点。
秦元清没有按照现在的芯片去研究，而是选择了碳基芯片！
目前全球半导体材料的发展已经接近物理极限，集成电路代工领域最强的台积电，已经完成3纳米工艺的商业化量产，计划2020年投产，至于2纳米工艺也在不断前行，估计也接近研发完成。
而华夏最强的半导体制造商中，基本上都卡在7纳米工艺制程上，与台积电依旧有着两代的差距。哪怕华芯科技，有着秦元清提供的大力支持，目前也才刚刚掌握5纳米工艺的商业化量产，起码还要到2019年才能投产。
秦元清并不认为，传统的半导体芯片能够适合量子计算机，他更加看好的碳基芯片。毕竟传统的半导体，已经来到了物理极限了，天花板已经清晰可见了，潜力已经快到底了。用传统的半导体，无疑是不合适的，想要在这方面实现突破，就得将目光转移到其他地方，另找半导体材料，才有可能突破瓶颈。
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