未來五年，或許量子計算願景要比你我所預計的更早實現

據外媒報道，美國國家科學基金會（NSF，National Science Foundation）計劃撥款1500萬美元用於建造一個由100量子比特組成的離子阱量子計算機。STAQ（Software-Tailored Architecture for Quantum）共同設計項目旨在五年內構建出一台可實用量子計算機，即使無法造出通用量子計算機，也至少能夠在某種程度上解決具有挑戰性的演算法問題，這些計算對於當今的超級計算機而言是極其緩慢甚至是不可能的。

量子計算以及量子通信工程、項目，已經不在是世紀初遙不可及的夢想，北山童鞋相信大家一定或多或少都直接或者間接的接觸到相關新聞（如果沒有請關注我們的公眾號），例如，結合了世界首條量子保密通信幹線「京滬幹線」與「墨子號」衛星的天地一體化廣域量子通信鏈路，又或是年初「爆紅」的無法訪問搜索引擎公司打造的70個量子比特的通用量子計算機。這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代，我們所在的地球正發生著一場將量子計算願景變為現實的無聲競賽。

當然，該說還是要說，目前為止這場無聲競賽的所取得的無數新里程碑與進步，儘管在不同領域都代表或者產生了一定的現實意義，但必須正視的是現在所知的設備都與真正的通用量子計算機仍然存在著相當大的差距。

在這個合作項目中，芝加哥大學Seymour Goodman計算機科學教授Fred Chong將獲得300萬美元用於領導STAQ軟體團隊，以彌補該項目開發的新架構與應用於化學，物理和其他領域的量子計算理論演算法之間的差距。

「What we aim to do is to make quantum algorithms and machines meet...10 or more years earlier than they would otherwise.」

—Prof. Fred Chong

「我們希望儘可能的縮小理想與現實的差距，以便我們可以用這些生產力做一些真正不朽的事情。」 Fred Chong教授表示，「我們的目標是讓量子演算法和量子計算機以一種更加現實的方式碰撞出火花，而且是提前10年或更長時間——從現在開始的5年，而不是從現在開始的15年。」

STAQ項目將探索一種特殊的量子計算技術，利用被捕獲的離子-原子去除電子，使它們提供正電荷。研究人員然後將這些原子懸浮在超高真空中，並使用精確的激光來操縱它們的量子態並形成量子比特。

對此，杜克大學電氣和計算機工程，化學和物理學副教授，新合作項目的領導者Kenneth Brown坦言：「在量子計算機中使用24到36個離子阱量子比特是非常可行的。但要解決一項具有挑戰性的計算需要至少兩倍的時間，而在五年內實現這一目標絕非易事。」

但是這個項目一旦成功實現，STAQ將成為用於量子計算的NSF測試平台儀器，並且將是通過雲可訪問的。與目前私營公司提供的專有雲連接量子計算機不同，STAQ基礎技術的物理細節將完全為研究人員所見。

STAQ的既定目標之一是使人們可以輕鬆訪問平台，並通過平台構建完全開放和可用的工具，以此來培養人才並讓更多研究人員對這一領域感興趣。

「量子計算機將改變一切，我們使用的技術以及我們如何使用它，或許我們仍然在實現這一目標的初級階段踱步，」NSF主任France Córdova說。

「Quantum computers will change everything about the technology we use and how we use it」，NSF Director France Córdova

「但開發第一台實用的量子計算機將是一個重要的里程碑。通過彙集已經勾勒出實用量子計算機之路並支持其發展的專家，NSF正在努力將量子革命從理論變為現實。」

資料來源 / Reference

https://www.nextbigfuture.com/2018/08/15-million-for-100-qubit-trapped-ion-quantum-computer-project.html

https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=296227&org=NSF&from=news

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