第 85 节 后摩尔定律时代的重要变革是量子计算芯片（第1页）

应用于 AI 的量子计算有望解决人们现在无法解决的问题，这些问题即使目前运算最快的超级计算机也无可奈何。

量子计算的能力来自量子比特。量子比特可以通过叠加来表达指数状态空间，而计算过程则通过纠缠和干扰量子信息来解决问题，从而得到正确答案。目前较多的量子计算方法都依赖由超导电路构建并由其互连的量子比特阵列，这些超导电路支持通用门，允许所有逻辑操作，就像与非门可用于构建任何常规逻辑电路一样 [266] 。由于量子信息十分脆弱，因此需要使用错误缓解或纠错码来执行无错或容错的量子操作。

量子计算是一种与传统计算方法完全不同的概念。量子 AI 算法已经吸引了人们的注意力，主要是量子算法可以解决用传统计算无法解决或计算时间呈指数级增长的问题。量子计算的成功，关键在于量子芯片的实现。

未来的智能机器将具有一个量子处理芯片，该处理芯片将执行带有射频控制的低级门，并利用拓扑奇偶校验码保护的信息进行读出。此代码由许多物理量子比特形成逻辑量子比特。在逻辑量子比特上执行的算法将没有错误。量子芯片由物理层和逻辑层组成。物理层提供纠错功能，由物理量子处理器组成。该物理量子处理器具有受量子纠错处理器控制的输入线和输出线。物理量子处理器由逻辑层控制，在逻辑层中定义编码的量子比特，并对所需的量子算法执行逻辑操作（见图 15.17）。

有许多种可能的技术可用于实现量子芯片，这些技术通常按量子比特的存储方式进行分类。芯片必须满足几个功能标准才能进行可靠的量子计算。当前用于开发量子计算器件的技术包括基于传统 CMOS 工艺的硅量子点技术、离子阱量子比特、Transmon 量子比特（以约瑟夫森结连接的超导岛的电荷状态对量子信息进行编码）、基于硅光芯片的光子量子比特、量子模拟芯片、量子退火芯片、氮空位中心（Nitrogen-Vacancy Center，NV Center）-金刚石阵列及定制超导电路等。