原标题：潮科技 | 量子计算机可行性提高，可多亏了半导体普及
本文是36氪边界计划的第2篇文章。
作者 | Liam Critchley
编译 | 小豆包@边界计划
量子计算被视为下一个用来提高计算机运行效率的计算模式。尽管量子计算已经有了较深的的理论基础，但其可行性直到提近几年才得以提高，这归功于纳米技术和半导体的普及。
本文将从量子计算系统的构建原则入手，说明半导体技术应用于量子计算的优劣势，以及建立量子计算系统的三种主要途径。
量子计算系统的构建原则
在常规计算机中，信息单元用0或1表示，量子计算用量子位作为信息单元，同样用0或1表示信息单元的状态。不同的是，量子位可以处于叠加态，它既可以是0或1的某一种状态，也可以0和1两种状态同时存在，这使得量子计算机拥有比常规计算机更快的处理速度。
量子位是一切量子计算产生的基础。量子位呈现双态性，例如，它可以通过电子自旋位的1/2分量来判断其自旋态的上下形式，或者将光子偏振分为垂直或水平偏振。此外，量子位处于量子纠缠的状态下，这意味着当几个粒子相互作用后，其特性综合成为整体性质，因此不能再单独描述粒子的特性，而是要着眼于整体系统。
量子计算对于材料的物理特性有一定要求，因此构建量子计算机的材料类型很关键。以下为筛选的关键点：
材料中电子自旋的生命周期足够长，这样在量子态中储存信息的时间就越长；能够利用外部场控制自旋操作；
能够控制自旋之间的相互作用；
能够控制自旋与外部贮存器之间的相互作用，并且在n个并行的量子位系统中具有执行操作的能力
此外，量子系统必须几乎完全保持与环境隔离，从而保持量子相干性。一旦发生量子退相干，那么退相干的时间要足够长，使系统读出电子的单自旋态和自旋共振态，完成计算。
半导体在量子计算中的应用
半导体由于自身的物理特性，使其在构建量子计算系统的过程中优劣势并存。
以半导体作为物理材料是量子计算机能够应用到商业场景中的重要条件。研究显示，量子计算需要在近乎零度的环境中进行，而半导体的应用则使得研究人员能够在室温条件下操作量子计算机，这大大提高了研究人员的工作效率。
在量子计算中使用半导体同样具有挑战性。由于许多半导体材料具有较高的自由度，这会加快量子之间的反应和去相关性的速度，原子工程和先进半导体制造技术的进步能够帮助减少此类效应。
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