被調(diào)侃為“口罩廠”的霍尼韋爾,,9個月打破3次量子計算領(lǐng)域紀錄,。
而就在剛剛,,它把自家“殺手锏”的細節(jié)內(nèi)容發(fā)布到了Nature。
而也就是在大約1年前,,霍尼韋爾“高調(diào)”宣布:
將憑借不同于市場上任何技術(shù),,進入量子計算賽道。
在關(guān)鍵的量子計算基準上,,比擁有更多量子比特的量子計算機,,表現(xiàn)得要更好。
霍尼韋爾所憑借的,,到底是怎樣的一個獨門絕技,?
霍尼韋爾的“殺手锏”
在量子計算這片“江湖”中,論最主流的“功夫”,,可能就要數(shù)微型超導(dǎo)線圈了,。
這也是各家大公司所青睞的方法,例如IBM和英特爾,。
谷歌在2019年打造的超導(dǎo)量子計算機,,還首次執(zhí)行了經(jīng)典計算機做不到的任務(wù),并宣稱量子優(yōu)越性,,一時可謂風(fēng)光無兩,。
而霍尼韋爾憑借所宣稱的“獨門秘籍”,也頻頻刷新著量子體積的紀錄:
2020年6月,,發(fā)布第一個商業(yè)量子計算系統(tǒng)——H0型系統(tǒng),,64量子體積,是當(dāng)時其他系統(tǒng)的2倍。
2020年9月,,發(fā)布的H1型系統(tǒng)打破自己的紀錄,,達到128量子體積。
2021年3月,,H1型系統(tǒng)實現(xiàn)了512量子體積,,成為目前為止量子體積最大的商用量子計算機。
?。ㄗⅲ毫孔芋w積,,是IBM提出的一個專用性能指標,用于測量量子計算機的強大程度,。)
9個月刷新3次紀錄,,霍尼韋爾所憑借的方法,正是離子阱 (Ion Trap),。
與微型超導(dǎo)線圈不同的是,,這種方法將單個離子作為量子位元(qubit),并通過激光來操縱其狀態(tài),。
當(dāng)然,,市場上采用這種方法并不止是霍尼韋爾一家,例如還有IonQ,。
IonQ使用激光,,可以讓它的計算機同時對多個量子位元進行操作,本質(zhì)上來講,,這就允許任意2個量子位元在系統(tǒng)中執(zhí)行一個任務(wù),,并建立一個復(fù)雜的糾纏系統(tǒng)。
這就和使用超導(dǎo)電路的量子計算機產(chǎn)生了鮮明的對比:每個量子位元通常只與其最近的“鄰居”直接相連,。
但它之所以聲稱“與眾不同”,,關(guān)鍵是在于打造離子阱計算機的方法。
霍尼韋爾的方法,,也允許任意2個量子位元相互連接,,但它是通過物理上移動彼此相鄰的離子,允許一個光脈沖同時擊中它們倆,。
這是因為霍尼韋爾的離子阱,,并不是由靜態(tài)的磁場排列而成,相反,,是由192個可以獨立控制的電極產(chǎn)生,。
如此一來,霍尼韋爾的設(shè)備就可以在磁場強度不同的地方,,創(chuàng)建一個離子更愿意“駐留”的位置,,也就是勢阱 (Potential Well),。
改變這些電極中的電荷,可以讓勢阱在線性裝置中上下移動,,而離子也會簡單地隨之移動,。
而后通過合并2個勢阱,可以將它們所含的離子聚集在一起,,使一個操作同時影響到它們兩個,。
當(dāng)這一過程完成后,就可以將井(well)分開,,把離子帶回到原來的位置。
在這篇論文中,,霍尼韋爾還給出了一組硬件的性能數(shù)據(jù):
將一個離子從trap的一端傳送到另一端,,所需的最大時間是300微秒。
如果運輸過程中出現(xiàn)了錯誤,,例如量子位元發(fā)送到了錯誤的位置,,就會被系統(tǒng)檢測出來,而后重置整個過程,。
但霍尼韋爾表示,,這樣的錯誤極其罕見—— 1千萬次操作中,只能檢測出3次傳輸故障,。
但也并非完美
霍尼韋爾也明確了其方法所存在的瓶頸:
電壓生成器(voltage generator)產(chǎn)生的噪音
系統(tǒng)自發(fā)的噪音
對此,,霍尼韋爾表示:
能夠解決任何一個瓶頸,都能讓性能得到提升,。
而回歸到這篇論文本身,,它是對霍尼韋爾1年前所宣布工作的一個細節(jié)說明,經(jīng)過漫長的過程,,得到了同行評審的認可,。
也正如外媒所評價:
論文中所述的系統(tǒng),在同行評審期間可能已經(jīng)變得“陳舊”,,但也讓我們感受到了這個領(lǐng)域發(fā)展之快,。