尽管在量子计算方面仍有一些非常大的障碍需要克服，但一些研究小组已经将非常小的量子处理器连接到传统计算机上，量子计算的未来(可能还有很多年)似乎是光明的。

澳大利亚Quantum Brilliance公司致力于基于金刚石的量子技术，其首席执行官Andrew Horsley博士说：“通过量子计算，你可以利用一种未开发的物理现象。人类前一次这样做是用到了电力，它让社会的技术基础产生了一个相当大的变化。”

量子计算机通过使用量子比特来进行计算，而量子比特是经典计算比特的量子等价物。但是，量子比特可以是0和1的混合，而不是开或关(二进制中的0或1)。你可以把地球仪(或自旋原子)想象成一个量子比特，而量子比特的状态是其表面上的一个点，当点在南北极时既是0或1，而其他经纬度上的点为0和1的出现概率。

不幸的是，在这些比特上添加量子的代价是会产生更多的噪声，这种随机变化会改变计算结果的值。如果没有专门的纠错，这可能意味着量子比特提供了错误的计算结果。即使是谷歌在2019年的量子霸权演示，其也是有99%的噪音和只有1%的信号。

尽管我们的系统随着时间的推移会慢慢变得更好，但我们现在仍处于所谓的嘈杂中等规模量子(NISQ)时代。这意味着，尽管我们拥有构建多达几百个量子比特系统的技术，但这些系统仍然对环境非常敏感，并且在进行几秒钟的工作后就可能会失去“相干性”。

量子计算如此难以发展的原因之一是支持运行它的架构需要完全从头开始构建。而我们用来制造量子计算机的物理材料对解决“退相干”问题根本毫无帮助。

昆士兰大学ARC工程量子系统卓越中心的副主任Tom Stace说：“在经典系统中，硬盘是由磁存储器制成的，而磁性材料具有可以长时间保留其状态记忆的特性……大自然实际上帮我们做了很多免费的错误校正。”

他接着说：“对于量子计算机，我们没有类似的物质。我们没有任何东西可以无限期地保存量子态。所以，我们真的必须设计出类似量子磁铁的东西，因为能够无限期地存储量子信息的东西在自然界中是不存在的。”

IBM和谷歌等正在使用由铌和铝等材料制成的“超导传输”量子比特。一些团队——例如新南威尔士大学的量子小组——正在使用硅和磷原子进行“半导体”量子计算，而Quantum Brilliance正在使用金刚石晶格内的氮原子来创建其基于NV色心的量子比特。

这些技术都有各自的优缺点。例如，超导量子比特开发得更好，更准确，但与传统计算机相比，仍然具有较高的信噪比。这种量子比特也更容易相互“交互”，这是该技术能规模化的原因。然而，这使得它们成为了非常复杂的机器。因为这种量子计算机需要用一部分物理量子比特来进行纠错，而只有很少的逻辑量子比特能进行实际计算。

然后是它对温度还有要求，作为超导体意味着这种量子机器需要几乎处于绝对零度的温度下。即使你可以将其放入笔记本电脑中，运行它的能源成本也意味着你可能不想这样做。

在噪声和纠错方面，硅和金刚石体系并不像它们的对手超导量子计算机那样先进，但它们确具有不必处于超冷温度的优势。

硅量子比特最近已达到了超过99%的准确率，这是一个令人兴奋的里程碑。这意味着研究人员可以开始以与超导量子比特相同的方式进行纠错。但是这项技术仍然需要超冷的温度，并且该系统中只有两个量子比特，因此要准备好大规模生产还有很长的路要走。

然后是基于金刚石的量子比特。尽管金刚石量子比特可以在室温下运行，但该技术也存在与硅类似的可扩展问题。Quantum Brilliance在该技术体系似乎遥遥领先，该团队将很快为珀斯的Pawsey超级计算中心提供一个量子芯片。

Horsley说：“金刚石是使用最广泛的量子技术之一，但大多数情况下它只是用在传感器上。它是室温的，且是一个非常简单的系统，性能也非常高。挑战在于将其扩展到更多量子比特上。”

难以扩大规模的原因是它们的制造方式很特殊。在一种被称为霰弹植入的过程中，氮原子或电子被发射到一块合成的结构上，并产生了一种称为氮空位(NV)色心的东西。但问题是，尽管发射了许多原子，其中也可能只有一两个处于正确的水平能让研究人员用于制造NV色心量子比特。

取而代之的是，Quantum Brilliance的金刚石团队正在研究一种系统，可以在该系统中植入氮空位，然后生长出更多金刚石，接着再植入另一个氮空位，并依此类推。

他们对以这种方式构建的50量子比特系统有着宏伟的计划，该技术有助于帮助在经典计算机上实现如加速语音到文本转换等对时间敏感度高和有处理器高要求的请求，特别是人们在不容易访问云和额外处理能力的情况下。

不过，这个目标还有很长的路要走。尽管令人兴奋的新软件可以将量子系统连接到经典系统，但安装在Pawsey超级计算中心的量子芯片只有两个孤独的量子比特。

Horsley说：“真正令人兴奋的不是它的计算能力，而是我们能够把一套非常复杂的桌面系统装进一个机器里，然后运送到3500公里外的超级计算中心运行。而且我很好奇，在他们的设施里放一个这样的机器会发生什么奇怪的化学反应。”

尽管在量子计算进入我们的生活之前，还有一些非常大的技术障碍需要克服，但Stace和Horsley都建议不要放弃拥有个人量子笔记本电脑的梦想。

Stace说：“如果你把自己放在1940年代，当时人们正在发明第一台真正意义上的数字计算机，你可能都不会问出‘我们会有笔记本电脑吗？’这个问题。因为没有人能想象这是一件可以拥有的东西。你必须预料到要解决的挑战有点不可思议。但尽管如此，我们已经在80年后搞定了它。所以，我认为一切皆有可能。”（编译:Qtech）