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    巨头们的固态量子计算处理器最终是死路一条?

    2019-04-30 09:12:02 来源:雷锋网
    量子计算正受到越来越多的关注,其中很重要的原因是科技巨头们的推动。雷锋网此前报道,今年CES上,IBM宣布推出IBM Q System One,这是世界上首个专为科学和商业用途设计的集成通用近似量子计算系统。不过,美国名为IonQ的公司声称其在构建全球最好量子计算机解决全球最难问题,并有特别的量子计算商用方案,该公司CEO还认为固态量子计算处理器是死路一条。

    全球最大的IT公司正在进行量子计算的研发并不是偶然的。特别是谷歌,IBM和英特尔有能力投入大量资源,而且在过去几年中取得了令人瞩目的进展。尽管大量关于量子计算的报道都围绕上述三者,但要判断谁会主导这个新兴市场还为时尚早。
     

    这是因为,IBM,谷歌和英特尔以及Rigetti(2013年在美国成立的研发量子计算处理器的公司,致力于量子计算的部署)都在开发各种固态量子处理器,但到目前为止,哪种通用量子计算技术在商业上可行还没有达成共识。固态量子处理器基于数十年来硅和大规模集成的经验,但要求将芯片冷却到接近绝对零度,并采用积极的纠错技术来保持量子位的正常运行。

     

    采用固态方法的一个例外是IonQ,它使用悬浮在真空中的镱原子将捕获的离子用于其量子位,用激光束完成处理。激光束用于原子量子位存储和检索信息,执行逻辑运算,并将它们连接在一起构成特定电路。nextplatform在最近与IonQ CEO兼联合创始人Chris Monroe进行了采访,他说出了为什么认为这种方法最有可能实现量子计算商用的飞跃。

     

    由于激光束是可编程且控制(使用传统计算机),因此可以根据应用动态构建量子硬件实现最优化的电路布局。量子计算旨在提升或解决量子化学、物流、机器学习和密码学等领域的问题,能够以类FPGA的方式将硬件与软件进行编码,这也是IonQ区别于自己另一种硬件连接的方式。

     

    如果Monroe和其公司能够超越比他们规模更大,资金更充足的竞争对手,这将能不仅能说明IonQ的工程师是更好的量子物理学家。Monroe表示将处理器扩展到可以运行真实生产应用程序的挑战并不是需要更高质量的量子比特(原子在这方面表现得非常完美),而是更加精细的光学控制。这主要与减少激光噪声和移动有关,需要更好的工程能力,而不是新材料或突破性物理。
     

    IonQ目前有三种设备,最好的系统可以一次运行10或20个量子比特并执行数百个操作。在Benchmark中,他们的单量子比特门平均保真度为99.5%,双量子比特门保真度平均为97.5%,状态准备和测量误差为0.7%。这与目前任何一个固态量子器件相比,水平相同或更好。Monroe表示,他们相信只需改进光学控制系统,就可以扩展到几百个量子比特和数万个操作,且无需任何纠错。
     

    “从长远来看,这可能不够好,”他承认,“但我们将能够解决一些有趣的问题。”他们的长期目标是建立能够执行数百万甚至数十亿次操作的系统,因此,Monroe也说他们确实需要采用纠错措施。他还表示,这些系统每个可能只需要10或20个可用的量子比特,这比使用固态量子器件进行纠错所需的量子比特低几个数量级。
     

    事实上,Monroe认为固态量子计算处理器是死路一条。如果他们无法改善这些系统中目前已经展示出的2%的误码率,他认为这就需要太多的量子比特来进行纠错,而只有少量的量子比特用于逻辑运算。这种方法的题在于,由于量子位差异和串扰增加,误码率也随着量子位的增加而趋于上升,这就需要更多的纠错量子位。“这是一个非常难的问题,”他说。
     

    IonQ需要赶上竞争对手向第三方提供服务。IBM和谷歌,甚至是Rigetti,已经为研究人员甚至一些潜在的早期客户提供量子设备。IBM在这方面走得最远,其商业Q 系统面向付费客户,并吸引了少数几家知名公司,如摩根大通、三星和埃克森美孚。
     

    自2016年成立以来,IonQ及其35名员工一直致力于构建、测试和进一步完善初始系统。到目前为止,他们一直将公司的所有资源用于尽快发展平台,以免妨碍技术进步。Monroe表示,他们已经花费了2000万美元风险投资资金的三分之二到四分之三,以推动技术发展。
     

    IonQ也与学术界有一些合作伙伴关系,他们可以临时访问其系统,但Monroe表示,他们现在认识到需要让他们的平台更广泛地向研究人员和商业组织公开,以便他们的系统可以有实际的用例。虽然目前还没有任何官方消息,但Monroe表示正在制定计划,并且暗示他们将在未来几个月宣布一些重要的合作。

    “人们正在敲门,希望进入这些系统,” Monroe说。

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