來自芝加哥大學、史丹佛大學、麻省理工學院、因斯布魯克大學和代爾夫特理工大學的研究人員在 2025 年 12 月 4 日的《科學》雜誌上發表了一篇評論文章，評估了量子資訊硬體的現狀。
本文評估了六種主要的量子位元平台：超導量子位元、離子阱、自旋缺陷、半導體量子點、中性原子和光子量子位元。研究團隊利用大規模語言模型評估方法，比較了這些平台在運算、模擬、網路和感測方面的技術成熟度（TRL）。
結果表明，用於量子計算的超導量子位元、用於量子模擬的中性原子、用於量子網路的光子量子位元以及用於量子感測的自旋缺陷具有最高的技術成熟度等級，但大規模量子化學模擬需要數百萬個物理量子位元，並且錯誤率要比目前可用的低得多。
作者指出材料科學、大規模生產流程、佈線和訊號傳輸、電源、低溫環境和校準等方面的挑戰，並認為量子技術也正在進入長期擴展階段，引用了「數位的暴政」以及經典電腦發展史上晶體管的早期發展階段。
從： 
量子科技何時才能融入日常生活？
【社論】
如果要用一句話概括量子技術的現狀，那就是它已經走出實驗室，但距離電晶體時代還很遙遠。量子密碼學和一些量子感測技術已經開始在現實世界中應用，但量子電腦和量子網路要真正融入雲端運算和其他基礎設施，可能還需要一段時間。
這篇評測的獨特之處在於，它將六種量子硬體方法放在一起比較，並盡可能公平地評估每種應用的技術成熟度。透過對比不同的方法——超導量子位元、囚禁離子、自旋缺陷、半導體量子點、中性原子和光子量子位元——可以更清楚地看出每種應用都有其自身的優點和劣勢，而不是非此即彼。
更令人感興趣的是，像 ChatGPT 和 Gemini 這樣的大規模語言模型正被用於技術成熟度等級 (TRL) 的評估。人工智慧不僅應用於量子技術本身，也應用於量子技術評估的元層面。這讓我覺得，量子領域正處於一個十字路口，非常適合 2025 年的發展。
一個主要的技術瓶頸是，僅僅增加量子位元的數量是不夠的：許多平台需要為每個量子位元配備專用線路和控制通道，以目前的速度擴展會導致線路、電源、冷卻和控制系統崩潰。
這種情況與1960年代經典電腦面臨的「數位暴政」非常相似。元件和線路數量的爆炸性增長使得人工逐一處理變得不可能，最終促成了積體電路和新型製造流程的發明。量子運算似乎也需要對架構和製造流程進行類似的徹底變革。
這篇論文的積極之處在於，它不僅表達了“可以實現的目標”，而且還詳細闡述了“仍然存在的具體問題”。它概述了產業需要解決的問題，例如材料均勻性、鑄造級大規模生產流程、低溫環境的維持、電力和熱管理、自動校準以及系統控制。
另一方面，較高的技術成熟度等級（TRL）可能會被誤解為「接近目標」。作者之一威廉·D·奧利佛指出，20世紀70年代的半導體晶片當時也被認為是TRL 9級，但與今天的積體電路相比，其功能非常有限。他強調，量子技術成熟度等級也應該放在歷史背景下看待。
innovaTopia 這篇評論最值得關注的地方在於，它並沒有營造「量子技術將立即帶來一個神奇世界」的錯覺，而是為「在未來十年內從哪個層面入手」提供了一張路線圖。參與的切入點似乎比人們想像的要多，涵蓋了從量子計算演算法到材料、製造、控制電子、軟體棧，甚至人力資源開發等各個方面。
[術語]
超導量子位元<br>一種利用超導電路中的微波共振和約瑟夫森結實現量子位元的方法。它在極低溫度環境下運行，被認為是大規模量子電腦的理想候選方案。
囚禁離子<br>此方法利用囚禁在電磁場中的離子的內部狀態和振動狀態作為量子比特，其特徵是相干時間長、操作精度高。
自旋缺陷<br>這項技術利用晶體缺陷（例如鑽石中的氮空位中心（NV 中心））中局域的自旋態作為量子位元或高靈敏度感測器。
中性原子量子位元<br>此方法涉及將雷射冷卻的中性原子排列在光晶格或光阱中，並利用其內部狀態或里德堡狀態作為量子位元，從而可以創建大規模陣列。
光子量子位元<br>一種將光子的偏振和時間箱視為量子位元的方法，在量子通訊領域（如量子網路和量子金鑰分發）中發揮核心作用。
芝加哥量子交易所 (CQE)
這是一個樞紐組織，匯集了美國中西部地區的大學、國家實驗室和公司，旨在促進量子資訊科學與工程領域的研究、人力資源發展和產業合作。
芝加哥量子研究所
這個量子研究機構位於芝加哥大學普拉維茨克分子工程學院，匯集了大學內外的研究人員，以促進量子計算和量子通訊的研究。
《數位的暴政》
這個術語在 20 世紀 60 年代的電腦工程中被用來指稱擴展性問題，即由於需要大量的組件和線路，系統的複雜性變得無法控制。
[參考連結]
芝加哥量子交易所（外部）
這是美國中西部地區一個促進量子資訊科學研究、產業合作和人力資源發展的中心組織的官方網站。
芝加哥量子研究所（外部）
芝加哥大學下屬的一個量子研究機構，致力於量子計算、通訊和感測領域的研究和教育。
麻省理工學院量子工程中心/威廉·D·奧利弗（外部）
本頁介紹了麻省理工學院量子工程研究中心以及威廉·D·奧利佛的活動。
量子內線（外部）
它是一家專門提供與量子計算和量子技術相關的新聞、市場分析和創業資訊的專業媒體。
普利茲克分子工程學院（外部）
這是芝加哥大學分子工程系本科生組織的官方網站，該系在量子資訊科學、材料和能源等領域進行研究和教育。
[參考文章]
量子資訊硬體面臨的挑戰與機會（外部）
這是一篇發表在《科學》雜誌上的綜述文章，總結了與量子計算、通訊和感測相關的硬體的現狀，以及技術成熟度等級、材料、佈線和冷卻等問題。
量子技術正從實驗室走向生活，但廣泛應用仍需數年時間（外部連結）
本文向大眾解釋了量子技術從實驗室走向現實世界的現狀，以及距離擁有數百萬個實體量子位元和高容錯能力的廣泛應用還有多遠。
量子科技何時才能融入日常生活？ （外部連結）
本文從產業角度總結了《科學》論文的要點，比較了六個量子平台的技術成熟度等級，解釋了產業界-學術界-政府合作的作用，並解釋了市場影響。
[編者註]
我認為「量子科技何時進入我們的生活」這個問題，其實也是「我將以何種身分參與這場變革來？」這個問題。有些人會將其作為研究主題，而有些人則會從商業、政策或創意的角度參與其中。
如果量子技術看起來仍然有點遙遠，我希望你能和我一起想像一下，“量子技術會在哪個領域應用，才能讓你的工作和生活變得更有趣？”
