超导量子计算机学生入门体验笔记

有。超导量子计算机目前已经在实验室中可供学生预约参观，但真正的“上手操作”暂时只能做有限的小实验。

---

为什么普通人要去感受超导量子计算机

我常被同学问：“我们只是文科生，看量子计算会不会浪费时间？”
我的答案是：感受的目的不是变成科学家，而是理解21世纪的技术脉搏。就像19世纪的英国纺织工人哪怕看不懂蒸汽机图纸，也知道那个“冒烟的铁家伙”会改变生活。站在超导量子计算机前，你会发现计算不再只是“更快”，而是换了一套“游戏规则”。

超导量子芯片长什么样？

1. 它像一枚硬币大小的铝片，密密麻麻分布着超导谐振腔与约瑟夫森结。
2. 肉眼看到的金色连线，其实是厚度不到头发的铌钛合金，用来传输微波脉冲控制量子比特。
3. 芯片必须浸在接近绝对零度的稀释制冷机中，层层金属屏蔽，屏蔽的磁场强度比地磁弱百万倍。

---

现场体验流程：预约、安检、戴耳机、站冷罐

• 预约
  以中科院物理所开放日为例，每月放出30个学生名额。填写“实验目的”一栏可别写“看热闹”，我写的是“比较量子与经典退相干对线性方程结果的影响”，秒过。

• 安检
  金属饰品统统摘下——哪怕一枚回形针掉到制冷机里，都可能令超导电路报废。

  
  （图片来源 *** ，侵删）

• 戴耳机
  现场80分贝的压缩机声让我之一次理解量子实验室的“噪声”不只是学术名词。

• 站冷罐
  工程师把一根光纤递给我，让我远程点亮量子芯片上的指示激光。那一刻我突然意识到：我在向0.01开尔文的深渊打一束光，像在极寒宇宙里伸出一根火柴。

引用费曼演讲：“我无法理解我造不出来的东西。”当制冷机外壳打开时，我确实没能“造”，但能“看见”，这一步就足够让抽象方程落地为可触的工程奇迹。

---

超导量子计算入门三件小事

我问自己：“三分钟能带走的概念有哪些？”于是总结出：

1. 叠加不是二选一，而是一选全
   经典比特只能是0或1，量子比特可以同时处于0+1。我用的比喻是：经典灯开关只有关或开，而量子灯泡亮着所有灰色阶，只是你观察时它才选定颜色。

2. 纠缠像远距离的心灵感应
   实验室用两枚量子比特演示了贝尔实验。当工程师在屏幕A上翻转一个比特，屏幕B的比特瞬间反向。这不是魔法，是量子态非定域关联。我把数据贴到知乎，点赞更高的问题是：“能用来异地恋通信吗？”——可惜答案是否定的，纠缠本身无法传递经典信息。

3. 误差无法消灭，只能优雅共活
   超导电路的退相干时间约100微秒。我们以为很短，但谷歌Sycamore跑一个采样任务只需几微秒。因此，量子错误纠正在速度赛跑里赢得一局。

---

亲历后我如何向高中生解释量子霸权

我表弟在高中物理群里晒出一张“九章”刷屏图，问我量子霸权是不是“碾压一切”。我用超市结账为例：

• 经典机：传统收银员，一次刷一件商品。
• 量子机：所有商品同时出现在收银台，扫描一次完成总价。

但前提是，你得保证商品不会凭空消失、也不会叠在一起——也就是维持量子相干性。目前只有特定问题（如随机采样）才能发挥这种“一次性扫描”优势，普通Excel表格反而变慢。因此，量子霸权是“专项冠军”，不是“全能冠军”。

引用中国名著《西游记》第七十五回：“行者道：‘我老孙一个筋斗十万八千里，却也须看路。’”量子优势亦如是，有筋斗，更要看准赛道。

---

未来三年我们能做什么准备

我为自己列了“三字行动卡”：
读：MITx 8.370《Quantum Information Science I》公开课已带字幕，B站有搬运。
写：用Qiskit编写两量子比特的Deutsch-Jozsa算法，提交到IBM Quantum Lab获取真机运行记录。
造：参加2026年全国大学生量子计算挑战赛，赛道A是“超导线路参数化门优化”，官方提供云仿真器，无需百万制冷机。

当我把这张卡牌分享到班群，有人留言：“会不会学了没用？”我想起物理学家惠勒的话：“时间延迟的选择实验告诉我们，未来会改变过去。你今天学量子，可能正在构建十年后的算力标准。”