超导量子比特寿命突破500微秒——虽为人间一刹，却是意义非凡｜返朴( 二 )

超导量子比特则正好相反，它是通过对超导“宏观量子态”进行再约束而形成的超精细能级。在《当量子计算遇上超导：一场美丽的邂逅》中我对此做了一些叙述，这里可以再补充一点，说得更形象一点。
在微观世界里，一个或少数几个原子、电子等，它们在岁月静好中，自然是处于量子态并受量子力学所支配的。我们暂且将原子比喻成一个人，观察单个的原子，就如同在一个玻璃罩中观察一个人那样，此时我们发现这个人居然是“量子”的。但当大量这样的粒子在一起，同时存在一定的相互作用时，量子性就会迅速消失，进入“宏观世界” ，行为就变成了经典的。就像我们站在高台上看广场中的人头攒动，此时我们已很难分辨或追踪某个人的具体行为和踪迹了。我们看到和感受到的，只能是一些总体的行为，比如人群向哪里聚集，向哪里流动等。我们日常见到的物体，内部的原子数在1023量级，想象一下我们观赏千万亿亿个人的集体时会看到什么？可以肯定的是，此时我们不可能再分辨出某一个人在干什么了。

图2.寻找维尼？在一个自由度（广场中的每个人，可以看成是一个“自由度”）非常多的群体当中，我们不再可能去关注个人行为，而只能看到集体行为。
但如果我们将所有的人训练成一支军队，情况就有所不同了。当国庆阅兵时，一个个方阵走过天安门，所有战士的动作、喊声，整齐划一，此时人群的集体行为和其中任何一个“个人”的行为是一致的。假如个人行为是“量子”的，那么可以想象，这支军队的行为也就是量子的。宏观量子态，就是这样一支军队。目前我们人类已经找到了好几种这样的“宏观量子态” ，包括玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC），以及超导态等。毛主席说得好，团结就是力量，在这种整齐划一的“量子军队”中，各种量子效应会得到放大，就如同阅兵方阵喊出的“为人民服务！” ，震天价响。这就解释了为什么超导量子比特这种基于宏观量子态的比特易于耦合（相互作用）——尽管与任何单个粒子的耦合非常微弱，但大量行为相同的粒子集体来看，耦合就会变得非常强。

【超导量子比特寿命突破500微秒——虽为人间一刹，却是意义非凡｜返朴】图3.阅兵场上的情形就有所不同：所有的战士整齐划一，形同一人。在这种体系中， “集体自由度”与“个体自由度”某种程度上是一致的。