【摘要】 受益於約瑟夫森效應的發展，超導量子位元的計算效能在過去的十年提高了幾個數量級，但量子資訊處理器的糾纏和多量子位元計算仍需要解決很多具體的架構問題，必須掌握量子糾錯設計和系統耗散性質，使得量子糾纏能夠保持。文章中在敘述現有量子計算的基礎上總結了未來發展方向的藍圖。
【關鍵詞】 超導量子位元超導電路量子計算量子糾錯
1 引言
量子演算法解決問題的概念最早由舒爾在上世紀末引入，因其在計算複雜性理論革命性的成果，量子計算受到歡迎，但在當時認為實際建造乙個量子計算機是不可能的，隨後科學家發現了量子糾錯等理論，希望通過這些理論實現量子計算機。文章主要討論量子資訊處理與超導量子位元物理實現，就少數重要方面討論猜測量子計算未來方向。
2 量子計算機發展的七個階段
開發乙個量子計算機涉及幾個重疊且互相連線的階段，首先必須能控制量子系統的量子位元的有足夠的長的退相干時間供系統去操作和讀出，在第二階段，小量子演算法可以在邏輯量子位元上進行，作為乙個實用的量子計算，這前兩個階段中，必須滿足下面的五個標準[1]：
（1）可規模化的很好兩能級系統（量子位元）；
（2）量子位元具有良好的製備初態的能力；
（3）與量子邏輯門操作的時間相比，量子位元具有相對較長的退相干時間。
（4）量子位元能夠用來建造通用量子邏輯門；
（5）具有對量子位元進行測量的能力。
從上面的標準可以看出，量子位元的相干性是非常重要的。如果量子位元的相干性受到破壞，量子計算就會變成經典計算。第三階段以後要求系統能夠實現量子糾錯，在第三階段，實現量子非破壞測量和控制，量子非破壞測量可以利用奇偶校驗糾正一些錯誤。
第四個階段實現更長時間的邏輯量子位元記憶，目標是實現量子儲存器，量子糾錯的實施，使得系統的相干性比任何元件的相干時間都長，通過量子糾錯儲存的邏輯量子位元的退相干時間大大超過單個量子位元退相干時間，但這個目標還未在任何實際系統中實現。最後的兩個階段是多邏輯量子位元演算法和容錯型量子計算，最終目標是實現容錯量子資訊處理，有能力在乙個具有主動糾錯機制邏輯量子位元做所有單量子位元操作，並且能夠執行多個邏輯門之間的操作。量子資訊處理的七個階段發展。
每個進步需要掌握前面的階段，但每個也代表了乙個持續的任務，必須協同別的階段。第三階段中的超導量子位元是唯一固態量子計算實施，目的是實現第四階段，這個也是目前研究的重要的環節。下面我們就介紹下超導電路。
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