丹佛北部的一棟單調(diào)且沒(méi)有窗戶的辦公樓就是計(jì)算機(jī)行業(yè)的奇跡發(fā)源地之一。在這里有一個(gè)數(shù)據(jù)中心、兩臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)正在為摩根大通等客戶運(yùn)行，還在建設(shè)第三個(gè)原型機(jī)，這就是Quantinuum的量子實(shí)驗(yàn)室。

量子計(jì)算機(jī)之所以奇妙，是因?yàn)樗鼈儼凑樟孔恿W(xué)的原理運(yùn)行，涉及宇宙中最微觀的部分，其運(yùn)行規(guī)則與我們所知道的經(jīng)典物理學(xué)完全不同。量子計(jì)算機(jī)不是通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉來(lái)記錄和運(yùn)行信息的晶體管，而是使用量子比特，它具有“開(kāi)”、“關(guān)”或介于兩者之間的某種疊加狀態(tài)。量子計(jì)算機(jī)具有解決復(fù)雜問(wèn)題的獨(dú)特能力，例如發(fā)現(xiàn)新材料或確定改善供應(yīng)鏈的方法。

2021年，在國(guó)防承包商巨頭霍尼韋爾收購(gòu)英國(guó)量子公司劍橋量子后，Quantinuum從霍尼韋爾分離出來(lái)。近期，Quantinuum正式推出其32量子比特的第二代量子計(jì)算機(jī)H2。

Quantinuum利用H2進(jìn)行了很多基準(zhǔn)測(cè)試，結(jié)果表明H2是有史以來(lái)最精確的量子計(jì)算機(jī)。

為了讓量子計(jì)算機(jī)發(fā)揮其強(qiáng)大潛力，功能超過(guò)現(xiàn)有的超級(jí)計(jì)算機(jī)，就需要使用數(shù)百、一千甚至更多的量子比特，而且量子比特還要能保持完成計(jì)算工程師預(yù)定的計(jì)算內(nèi)容。

溫度或光線等微小的環(huán)境變化，都會(huì)干擾量子比特。量子比特?cái)?shù)量越多，受噪音的影響就越大，得到的結(jié)果就越不準(zhǔn)確。正因?yàn)槿绱?，一些懷疑論者表示，大?guī)模的量子計(jì)算也許是不可能實(shí)現(xiàn)的。但負(fù)責(zé)Quantinuum設(shè)計(jì)和制造量子計(jì)算機(jī)的高管Russell Stutz堅(jiān)信這是可以實(shí)現(xiàn)的，他說(shuō)：“大規(guī)模量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)只是時(shí)間問(wèn)題?！?/p>

2022年11月，IBM推出了一款433量子比特的量子計(jì)算機(jī)，谷歌自2019年以來(lái)一直使用名為Sycamore的54量子比特處理器，其他一些初創(chuàng)公司也在研究量子計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算機(jī)要達(dá)到一定量子比特?cái)?shù)量規(guī)模和高水平的準(zhǔn)確率，這需要多長(zhǎng)時(shí)間還不能確定，但一些早期采用者已經(jīng)在嘗試這項(xiàng)技術(shù)。像英偉達(dá)（Nvidia）和微軟（Microsoft）這樣的公司正在建造自己的量子計(jì)算機(jī)，它們也是Quantinuum的合作伙伴。

微軟Azure Quantum部門的首席PM負(fù)責(zé)人Fabrice Frachon說(shuō)：“即使量子計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確率高達(dá)99%，仍有許多工作要做。”Quantinuum的計(jì)算機(jī)令人驚嘆，它更像是一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，而不是下一代計(jì)算技術(shù)。

H2計(jì)算機(jī)體積占據(jù)一個(gè)小房間

Quantinuum分享了H2計(jì)算機(jī)外觀的基本示意圖。如上圖所示，H2計(jì)算機(jī)的大小相當(dāng)于一個(gè)小房間，其組件橫跨幾張桌子，而不是像經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)那樣組裝在很小的外殼中。

為了更好地展示計(jì)算機(jī)和房間的真實(shí)外觀，下圖以簡(jiǎn)筆畫的形式對(duì)上圖進(jìn)行了注釋。

計(jì)算機(jī)實(shí)際上分布在兩個(gè)100平方英尺的平臺(tái)上，研究人員站在它們之間的過(guò)道上。平臺(tái)上布滿藍(lán)色電纜，它們整齊地通過(guò)管道進(jìn)入定制的傳統(tǒng)計(jì)算設(shè)備，用來(lái)控制計(jì)算機(jī)和環(huán)境。

Quantinuum使用激光來(lái)冷卻和控制量子比特所在的腔室。桌子下面布滿旋鈕和自定義控件。顯示器靠墻，電腦通常放在黑色窗簾后面，與環(huán)境隔離，一群博士科學(xué)家在房間里工作。

帶有32個(gè)量子比特的托盤

Quantinuum的計(jì)算機(jī)使用離子阱技術(shù)，原子科學(xué)家從礦物鐿中獲取原子，通過(guò)激發(fā)電子來(lái)使它們帶電，并將它們放在一個(gè)拇指大小的微小托盤中，以限制它們的運(yùn)動(dòng)。

Quantinuum表示會(huì)將H2計(jì)算機(jī)的量子比特由32個(gè)擴(kuò)展到50個(gè)。它正在構(gòu)建一個(gè)可以處理更多任務(wù)的原型，Stutz說(shuō)，該版本將使用網(wǎng)格圖案的托盤，計(jì)算機(jī)約占100平方英尺。

微小的量子比特位于一個(gè)大約哈密瓜大小的金屬室內(nèi)，金屬室內(nèi)需要保持極低的溫度，幾乎是“絕對(duì)零度”。量子比特會(huì)通過(guò)發(fā)光來(lái)指示它們是打開(kāi)、關(guān)閉還是處于中間狀態(tài)。

量子計(jì)算機(jī)正站在一個(gè)新時(shí)代的風(fēng)口浪尖，它的功能正日益強(qiáng)大，科學(xué)家們也希望能逐漸縮小它的尺寸。Stutz表示，這些占用一個(gè)房間大小的計(jì)算機(jī)何時(shí)可以縮小尺寸和成本，成為人們辦公桌上的電腦，在短期內(nèi)還難以實(shí)現(xiàn)。目前，這仍然是一項(xiàng)云服務(wù)，客戶發(fā)送任務(wù)就像上傳文檔一樣便捷。

編譯：卉可

編輯：慕一

特此說(shuō)明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)。