一份蓝图：量子计算机该如何走向实用时代？

现有量子比特的测量方法需要对模拟信号进行解调与数字化。在数千赫兹的测量速率下，如果一台计算机内包含数百万个量子比特，那么总数字吞吐量将高达每秒数PB。要求将室温电子设备接入绝对零度环境下量子芯片的现有技术，根本无法应对如此恐怖的数据量。

很明显，QPU的模拟层与数字层必须和同一芯片上的量子处理层集成起来，并引入某种精巧的设计方案以实现测量预处理以及多路复用。幸运的是，单纯的纠错操作并不需要将所有量子比特的测量结果上传至数字层。只有在本地电路检测到错误时，才需要实际执行上传，这将大大减少所需的数字传输带宽。

量子层的具体设计，将从根本上决定计算机的运行状况。量子比特中如果存在缺陷，则意味着我们必须引入更多缺陷以执行纠错。随着缺陷的愈发严重，量子计算机本身终将无法正常运转。但反之亦然：量子比特质量的提升虽然成本不菲，但却能给工程师们留下更多发挥空间，并最终打开指向通用型量子计算机的大门。

不过在目前的量子计算原型开发阶段，我们仍然不得不对各个量子比特进行单独控制，从而充分利用少得可怜的现有量子比特。不过随着可用量子比特数量的增长，研究人员们很快就得设计出用于实现控制信号复用与量子比特测量的新系统。

接下来的另一项重要工作，是引入某种基础性纠错形式。初步来看，将存在两条并行的开发路径——一条具备纠错功能，一条没有纠错功能。但几乎可以肯定，具备纠错功能的量子计算机终将占据主导地位，而没有纠错功能的方案将无法执行任何具有现实意义的任务。

为了做好准备，芯片设计师、芯片制程工程师、低温控制专家、海量数据处理专家、量子算法开发人员以及其他相关人士必须开展紧密合作。

如此复杂的合作，恐怕只能在国际量子工程路线图的指引下才有可能实现。以此为基础，各项任务将被有序分配给不同的专家小组，路线图的发布方则负责管理各组间的往来沟通。将学术机构、研究机构以及商业企业的力量集中起来，我们有望成功构建起具备实用性的量子计算机，并真正开启量子计算的新时代。

（编辑：应用网_丽江站长网）

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