量子计算战争:一场国家实力和技术路线的双重对抗( 五 )


除了中科大 , 超导量子比特在其他单位也得到发展:
Rigetti 推出了多芯片量子处理器 , 预计今年年底实现 80 量子位系统 。
今年年底 , IBM 将发布 Eagle , 一款 127 量子比特的量子处理器 。此外 , IBM 正在开发预计 2022 年推出的 433 量子位处理器 , 以及预计 2023 年推出的 1121 量子位设备 。
谷歌找到了一种降低量子比特错误率的方法 , 它还计划到 2029 年开发出 100 万个量子位处理器 。
离子阱量子比特领域 , IonQ 位居第一
离子阱量子位是另一种有前途的技术 。
对于离子阱来说 , 离子(带电原子或分子)是量子处理器的核心 。据该技术的开发商 IonQ 称 , 这一技术用捕获的离子来充当纠缠的量子位 , 完成从初始准备到最终读出的所有工作 。
根据量子计算报告 , 在离子阱中 , IonQ 以 32 个量子比特领先 , 其次是 AQT (24)、霍尼韦尔 (10) 等 。
在研发方面 , 桑迪亚国家实验室正在开发 QSCOUT , 这是一种基于离子阱量子位的量子计算机测试平台 。QSCOUT 是一个 3 量子比特系统 。随着时间的推移 , 桑迪亚计划将该系统扩展到 32 量子比特 。
通过 QSCOUT , 桑迪亚国家实验室为最终用户了提供一个开放访问计划 。“用户不仅可以指定他们想要应用哪些门(每个电路由许多门组成)以及何时应用 , 而且他们还可以指定门本身是如何实现的 , 因为有很多方法可以实现相同的结果 。这些工具使用户能够深入了解量子计算机在实践中的工作方式 , 以帮助我们找出构建更好计算机的最佳方法 , ”桑迪亚的物理学家兼 QSCOUT 负责人苏珊·克拉克 (Susan Clark) 说 。
“由于我们是一个测试平台系统 , 我们机器上运行的代码是由用户生成的 , 用户们对在量子计算机上运行的内容有很多想法 , ”克拉克说 。“32 量子比特仍然足够小 , 完全可以在经典计算机上进行模拟 , 所以构建较小系统的目的不是为了做经典计算机无法做的事情 。”
克拉克提出了构建较小系统的两个重要原因:
研究如何将问题映射到量子计算机上 , 这是在未来更大的系统(量子化学、量子系统模拟)上实现最佳性能的最佳方式;
了解能够让量子计算机更好地运行的技术 , 以便应用于更大的机器 。
与超导量子比特市场一样 , 离子阱也出现了一波热潮 。例如 , 霍尼韦尔正在剥离其量子计算部门 , 并将与剑桥量子计算部门合并——霍尼韦尔还展示了实时纠正量子错误的能力 。
与此同时 , IonQ 的客户可以通过谷歌的云服务购买其量子计算机的使用权 。
英特尔的硅自旋量子 , 有望打造最小的量子芯片
硅自旋量子位也很有前途 。
Leti、英特尔、Imec 和其他公司正在研究这项技术 , 根据《量子计算报告》 , 英特尔以 26 个量子位暂时领先 。
“我们在这里做的是制造单电子晶体管 , ”英特尔的克拉克说 。“我们正在制造一种晶体管 , 通道中只有一个电子 。该单个电子可以向上旋转或向下旋转 , 向上和向下旋转分别代表 '0' 和 '1' 。”
关键是让电子进入叠加态 。“当电子旋转一圈时 , 它就是一个量子位 , ”克拉克说 。“如果你有两个彼此靠近的电子 , 或者其中两个自旋量子位 , 那么你就可以开始执行操作了 , 可以开始使用量子纠缠了 。”
硅自旋量子位有一些优势 。“英特尔的自旋量子位的体积比采用其他一些量子位技术小一百万倍 , ”克拉克说 。“未来我们将需要 10万 到 100 万个量子位 。当我设想未来的量子芯片会是什么样子时 , 它看起来会与我们的当下的处理器相似 。”
此外 , 自旋量子位使用的一些工艺与工具与半导体晶圆厂中的相同 , 且这些过程不涉及前沿节点 。“我们的很多创新更多地来自我们使用的材料 , 而不是图案化技术的能力 , ”克拉克说 。