量子位元會忘事，而且很快
一個經典位元可以安安靜靜地當好幾年的 0 或 1。而一個量子位元保持的是一種脆弱的「介於之間」的狀態，周圍的世界一直在輕輕推它。過了一小會兒——常常不到千分之一秒——這個嬌嫩的狀態就會糊掉，資訊也就沒了。這種消退叫做失去相干，而量子位元在這之前能撐多久，就是它的相干時間。
所以量子晶片的第一件工作其實不是計算，而是讓量子位元保持足夠長時間的平靜，才有可能做點什麼。晶片上幾乎每一個設計取捨——從材料到佈線——歸根結底都是為了多爭取幾微秒的「記憶」。
干擾藏在材料裡
那些推搡是從哪來的？很大一部分根本不是來自外部世界，而是晶片自身裡就帶著的。金屬、絕緣層，尤其是各種表面，都帶著微小的瑕疵。其中有兩類最要命。
第一類是TLS 缺陷：單個原子或游離的分子，常常藏在表面那層薄薄的氧化皮裡，能像一個微觀開關一樣來回翻動。當它的節奏恰好和量子位元對上時，就會悄悄偷走量子位元的能量。第二類是介質損耗：絕緣材料並非完美無損，所以量子位元的訊號每個週期都會有一點點以熱的形式漏走，就像聲音消失在一面略微發軟的牆裡。
qubit energy ))) ----> drains into: [ TLS defect ] a single atom that flips, in tune with the qubit [ dielectric ] lossy insulator, leaks a little heat each cycle [ surfaces ] thin oxides where most defects live fewer / cleaner materials = longer memory
你沒法直接多印一些
有個誘人的想法：既然一個量子位元很脆弱，那就在一塊晶片上放上千個，把雜亂平均掉不就行了？但是要把規模做大，會撞上一堵堵牆，這些牆和聰不聰明無關，而完全是物理和製造的問題。
其中最大的一堵叫頻率擁擠。每個量子位元都被調到自己專屬的、類似無線電的「音高」，這樣我們才能單獨跟它說話而不打擾鄰居。但錶盤上的空間是有限的。塞進更多量子位元，它們的音高就開始重疊；跟一個說話，會不小心戳到另一個。雪上加霜的是，真實的製造永遠不完美——兩個本該一模一樣的量子位元，做出來總會有點差別（參數變異），於是總有一部分乾脆落在了錯誤的位置上。最後能用的晶片所佔的比例叫良率，而今天，隨著晶片變大，良率掉得很快。
- 每個量子位元都需要自己的頻率位置，就像收音機錶盤上的一個電台。
- 製造工藝讓實際頻率四處散落，於是有些靠得太近。
- 擁擠的鄰居彼此干擾，整塊晶片的可用性就下降了。
- 量子位元越多，擁擠越嚴重，所以良率下降得比位元數上升得還快。
那麼我們現在處在什麼位置？
這一切並不意味著量子晶片是條死路。它意味著難的部分並不光鮮：更乾淨的材料、更好的佈線、更精密的製造。進步是真實的，但是漸進的，是用幾微秒的相干時間和幾個百分點的良率來衡量的，而不是突然的飛躍。
這也意味著誠實很重要。今天的量子晶片又小又吵，而且還沒有哪一種量子位元路線勝出——超導、離子阱、自旋和光子等方案各有各的牆。還要說清楚：量子晶片不會取代你的筆記型電腦。它是一種專用設備，瞄準的是一小類特定問題，而且就連這個承諾也還在被驗證之中。