巨頭們的固態量子計算處理器最終是死路一條？

量子計算正受到越來越多的關注，其中很重要的原因是科技巨頭們的推動。雷鋒網此前報道，今年CES上，IBM宣布推出IBM Q System One，這是世界上首個專為科學和商業用途設計的集成通用近似量子計算系統。不過，美國名為IonQ的公司聲稱其在構建全球最好量子計算機解決全球最難問題，並有特別的量子計算商用方案，該公司CEO還認為固態量子計算處理器是死路一條。

全球最大的IT公司正在進行量子計算的研發並不是偶然的。特別是谷歌，IBM和英特爾有能力投入大量資源，而且在過去幾年中取得了令人矚目的進展。儘管大量關於量子計算的報道都圍繞上述三者，但要判斷誰會主導這個新興市場還為時尚早。

這是因為，IBM，谷歌和英特爾以及Rigetti（2013年在美國成立的研發量子計算處理器的公司，致力於量子計算的部署）都在開發各種固態量子處理器，但到目前為止，哪種通用量子計算技術在商業上可行還沒有達成共識。固態量子處理器基於數十年來硅和大規模集成的經驗，但要求將晶元冷卻到接近絕對零度，並採用積極的糾錯技術來保持量子位的正常運行。

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採用固態方法的一個例外是IonQ，它使用懸浮在真空中的鐿原子將捕獲的離子用於其量子位，用激光束完成處理。激光束用於原子量子位存儲和檢索信息，執行邏輯運算，並將它們連接在一起構成特定電路。nextplatform在最近與IonQ CEO兼聯合創始人Chris Monroe進行了採訪，他說出了為什麼認為這種方法最有可能實現量子計算商用的飛躍。

鐿原子捕獲量子位【 圖片來源：

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由於激光束是可編程且控制（使用傳統計算機），因此可以根據應用動態構建量子硬體實現最優化的電路布局。量子計算旨在提升或解決量子化學、物流、機器學習和密碼學等領域的問題，能夠以類FPGA的方式將硬體與軟體進行編碼，這也是IonQ區別於自己另一種硬體連接的方式。

激光控制【 圖片來源：

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如果Monroe和其公司能夠超越比他們規模更大，資金更充足的競爭對手，這將能不僅能說明IonQ的工程師是更好的量子物理學家。Monroe表示將處理器擴展到可以運行真實生產應用程序的挑戰並不是需要更高質量的量子比特（原子在這方面表現得非常完美），而是更加精細的光學控制。這主要與減少激光雜訊和移動有關，需要更好的工程能力，而不是新材料或突破性物理。

IonQ目前有三種設備，最好的系統可以一次運行10或20個量子比特並執行數百個操作。在Benchmark中，他們的單量子比特門平均保真度為99.5%，雙量子比特門保真度平均為97.5%，狀態準備和測量誤差為0.7%。這與目前任何一個固態量子器件相比，水平相同或更好。Monroe表示，他們相信只需改進光學控制系統，就可以擴展到幾百個量子比特和數萬個操作，且無需任何糾錯。

「從長遠來看，這可能不夠好，」他承認，「但我們將能夠解決一些有趣的問題。」他們的長期目標是建立能夠執行數百萬甚至數十億次操作的系統，因此，Monroe也說他們確實需要採用糾錯措施。他還表示，這些系統每個可能只需要10或20個可用的量子比特，這比使用固態量子器件進行糾錯所需的量子比特低幾個數量級。

事實上，Monroe認為固態量子計算處理器是死路一條。如果他們無法改善這些系統中目前已經展示出的2%的誤碼率，他認為這就需要太多的量子比特來進行糾錯，而只有少量的量子比特用於邏輯運算。這種方法的題在於，由於量子位差異和串擾增加，誤碼率也隨著量子位的增加而趨於上升，這就需要更多的糾錯量子位。「這是一個非常難的問題，」他說。

IonQ需要趕上競爭對手向第三方提供服務。IBM和谷歌，甚至是Rigetti，已經為研究人員甚至一些潛在的早期客戶提供量子設備。IBM在這方面走得最遠，其商業Q 系統面向付費客戶，並吸引了少數幾家知名公司，如摩根大通、三星和埃克森美孚。

自2016年成立以來，IonQ及其35名員工一直致力於構建、測試和進一步完善初始系統。到目前為止，他們一直將公司的所有資源用於盡快發展平台，以免妨礙技術進步。Monroe表示，他們已經花費了2000萬美元風險投資資金的三分之二到四分之三，以推動技術發展。

IonQ也與學術界有一些合作夥伴關係，他們可以臨時訪問其系統，但Monroe表示，他們現在認識到需要讓他們的平台更廣泛地向研究人員和商業組織公開，以便他們的系統可以有實際的用例。雖然目前還沒有任何官方消息，但Monroe表示正在制定計劃，並且暗示他們將在未來幾個月宣布一些重要的合作。

「人們正在敲門，希望進入這些系統，」 Monroe說。雷鋒網

雷鋒網編譯，vianextplatform

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