量子计算机能同时运行多少个比特

能同时运行的比特数受量子位数与退相干时间共同决定，目前已公开的更高纪录约数百逻辑量子比特，但纠错后有效比特仍有限。

先把量子比作“会魔法的小灯泡”

经典计算机的灯泡只有两种状态：亮或灭。量子比特(Qubit)却像一颗“会魔法的小灯泡”，可以同时亮和灭。这并非玄术，而是叠加态(superposition)在起作用。

有人问：那是不是灯泡越多，算力就成指数级暴增？答案并不完全如此——退相干(decoherence)就像灯泡的魔法会随时间消失；一旦失效，叠加立即坍缩成普通亮或灭。因此真正决定算力的，是逻辑量子比特(logical qubit)的数量：它们由多个物理量子比特通过纠错码“拼合”而成，以延长魔法持续时间。

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当下公开的三座里程碑

根据Google、IBM与中科院物理所公开的最新数据：

• 物理量子比特：谷歌Bristlecone号搭载72位；IBM Condor芯片达到1227位；中科院合肥“祖冲”原型机公开176位。
• 逻辑量子比特：因纠错需求高，可稳定计算的实用逻辑比特数量仍在两位数以内。
• 退相干时间：超导体系普遍在100微秒量级，离子阱体系可达秒级，但后者扩展性受限。

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从名著看“量子数”的困境

《西游记》里，孙悟空拔几根毫毛可化出“千军万马”，但这群分身遇到金箍棒一触即灭——退相干同样如此。IBM院士J. Gambetta曾打趣：“我们仍在对付筋斗云熄火的问题。”

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新手常问的五个小问号

1. 量子比特越多就一定越快吗？

不一定。假设你有1000个“魔法灯泡”，却只能在1微秒内观察一次，那算得快不如活得久。谷歌72比特实验就曾因退相干时间过短，仅完成特定任务几秒就出现错误。

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2. 量子计算机能不能直接下载微信？

不能。微信属于经典OSI模型 *** 应用，量子计算暂时是“实验室里的专用引擎”。真正的用途在于解决某些特定难题，如大整数分解、药物分子模拟。

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3. 如何理解“量子霸权”这个词？

中文常被误解为“碾压一切”。原文“Quantum Supremacy”指在某个单一任务上超越所有经典机的总和，并不代表全盘胜出。正如莎士比亚《哈姆雷特》里的台词：“世上没有完美的事，只有相对的完美。”

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4. 量子计算机会让比特币立即瓦解吗？

短期内不会。破解比特币私钥需要稳定运行千万级逻辑比特并维持数小时；即便在2030年达成，社区也会提前迁移到抗量子加密(PQC)算法。

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5. 我能在家里搭建一台量子机吗？

理论上可以，但成本约等同于在地下室造一台粒子对撞机。更现实路径是：使用云量子——IBM、亚马逊Braket、百度量易都提供线上API，输入几行Python即可体验量子电路。

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未来三年能期待什么？

1. 逻辑比特突破500：微软Azure量子路线图提出到2027年实现，可用于早期纠错化学模拟。
2. 开源生态加速：中科院推出“本源Qlisp”语言正在对接Rust工具链，预计2025年开源，使新手像写前端一样写量子代码。
3. 混合计算范式：GPU+CPU+QPU组合服务器将成趋势，经典部分提前过滤任务，量子只做“魔法核心”。

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作者的一点私房看法（非投资建议）

把量子计算比作“电动化早期”的特斯拉也许更合适：Model S最初只是富人黑科技，十轮迭代后，Model 3冲进大众市场。同理，量子计算真正的“Model 3时代”未必靠比特数取胜，而取决于工程化容错率与开发者社区密度。与其盯着“多少比特”，不如关注“多少人能轻松写量子电路”。

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引用数据
IBM Quantum Network公开白皮书（2024）
中科院《祖冲之路》技术报告（2024）
Nature, “Quantum error correction on a 100-mode processor”, 2023。