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量子芯片成为科技「奇点」

谷歌发表量子芯片Willow之后，股价创出新高，市场高叫要谷歌进入3万亿(美元)俱乐部。此时此刻，除了趁势追货，都要稍为理解一下何谓量子芯片。

首先，「量子」用作描述了微观粒子（如电子、光子等）的某些物理量只能以特定的、不连续的量值存在。这些不连续的量值被称为「量子」。例如，原子中的电子只能处于特定的能级，不能处于两个能级之间。而微观粒子既表现出波动性，也表现出粒子性。例如，光既可以表现为光波，也可以表现为光子。另外，微观粒子可以同时处于多个状态的叠加，直到被观测时才坍缩到一个特定的状态。

至于量子纠缠，则是描述两个或多个粒子在量子态上形成的特殊关联。在这种关联下，纠缠粒子的量子态无法独立存在，只能以整体来描述。首先量子纠缠粒子在空间上可以相隔很远，但它们之间的关联仍能瞬间传递，即对一个纠缠粒子的测量会瞬间影响到另一个纠缠粒子的状态。

量子纠缠现象对量子计算和量子通信等领域有著重要的应用，量子纠缠展示了粒子间似乎能够超光速影响彼此。量子在芯片领域的应用包括量子比特（qubits）代替传统电脑中的二进位比特，能够进行平行计算，解决传统电脑难以处理的问题。例如，谷歌的Willow量子晶片拥有105个量子比特，暂时至今在量子纠错和随机电路采样两项基准测试中表现出同类最佳性能。

至于量子比特（Qubit）在技术上如何实现?技术路径包括：

- 利用超导电路中由两个超导体通过一层薄膜绝缘体隔开，来实现量子态的叠加和纠缠。

- 通过电磁场将带电离子陷阱在空间中，利用雷射脉冲操控离子的内部能级实现量子比特操作。

- 基于拓扑量子态，如马约拉纳费米子实现量子比特，并利用拓扑保护机制提高量子态的稳定性和抗杂讯能力。

- 利用光子的量子态作为量子比特，通过光学器件实现量子门操作和量子通信。

量子芯片的制造是一个跨学科的领域，涉及到量子物理、材料科学、电子工程和纳米技术等多个领域，其制造过程需要极高的精度和对量子行为的深刻理解。

毫无疑问，量子芯片将来的发展只会比今日更为成熟，也必然是全球科技企业及大国争相进入的发展领域，与人工智能相匹配，量子芯片将成为加速人工智能发展的巨大推动力。至于量子计算，由谷歌WILLOW芯片所展示出的超级算力，5分钟之内完成比宇宙寿命还要长的复杂计算，更令举世震动，惊呼为科技「奇点」。

另一方面，量子计算在密码学中具有重要作用，可以破解现有的加密演算法，对资讯安全领域产生重大影响。最近，比特币价格受到冲击，一方面受到美联储表示不会以比特币作为储备，另一方面也可能受到比特币将来可能受到量子电脑所破解而引起市场担忧。 

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