AWS与QuEra联手，计划两年内实现容错量子计算

亚马逊云科技（AWS）长期以来一直处于推动量子计算从理论走向现实这场竞赛的前沿。如今，借助与QuEra Computing Inc.新建立的合作关系，AWS相信自己终于找到了实现这一目标的正确路径。

双方正携手合作，致力于在未来两年内将全球首批容错量子计算机引入AWS云平台。AWS今日宣布承诺，到2028年，将让研究人员能够借助具有前所未有计算能力的量子机器，攻克当今世界最复杂的科学难题。

QuEra是一家美国量子计算初创公司，由哈佛大学和麻省理工学院的研究人员于2018年联合创立。该公司专注于一种被称为"中性原子"的量子计算方案，利用里德堡原子加速量子计算。里德堡原子是一种"激发态"原子，其一个或多个电子处于高度激发状态，具有极高的主量子数，这意味着它们能与电场和磁场发生强烈相互作用。

这一技术细节至关重要，因为量子计算面临的首要难题正是容错性。量子计算中的"量子比特"（qubit）类似于传统计算机中的"比特"（bit），但由于对任何与之相互作用的力极度敏感，量子比特极易受到干扰——哪怕是一根针落地产生的微小震动，或地球磁场的轻微波动，都可能导致计算出错。解决这一挑战是构建实用量子计算机的关键所在。

IBM和谷歌等公司采用的是"超导电路"技术路线，需要将系统冷却至接近绝对零度的极低温度；而QuEra则另辟蹊径，通过高度聚焦的激光来操控量子比特，将单个里德堡原子排列成稳定的阵列结构。

QuEra与AWS的战略合作由来已久。早在2022年，QuEra便在AWS Braket平台上推出了首款256量子比特模拟里德堡设备——Aquila，作为概念验证。AWS Braket是亚马逊推出的全托管量子云计算服务，为开发者和研究人员提供多种量子计算机的访问入口，包括IonQ的Forte和Aria系统、Rigetti Computing的Ankaa和Aspen机器，以及Alpine Quantum Technologies的IBEX Q1系统。AWS Braket与AWS经典云计算资源深度集成，支持所谓的"混合"经典-量子工作负载。

通往容错量子计算的路线图

AWS表示，与QuEra扩大合作是迈向更宏大愿景的重要一步。在这一愿景中，量子计算将逐步演变为日常基础计算模式。AWS预计，在不久的将来，量子处理器与标准计算芯片及人工智能加速器协同工作将成为常态，共同解决当前技术条件下无法突破的复杂难题。

AWS将2028年定为实现这一目标的时间节点。届时，双方计划在AWS Braket上推出QuEra即将面世的Libra系统。AWS介绍，这是一款"兆量子操作"级别的计算机，能够在数百个经过逻辑纠错的量子比特上每秒执行百万次量子操作，规模空前。若双方能够实现这一目标，将为先进材料仿真、高能物理和量子化学等领域的商业突破铺平道路。

然而，要达成这一目标，必须从根本上解决量子错误问题。QuEra表示，该公司正朝着这一方向稳步推进，并在过去两年中成功验证了里德堡原子在空间维度上扩展的潜力，可在单个计算模块中支持数千个量子比特的相干运算。

QuEra中性原子架构中的激光器如同光学镊子，可对每个原子进行实时调控，确保其量子态不会丢失，并支持动态重构，从而在数千量子比特的规模下保持量子稳定性。

"这是一个非常特殊的时刻，"QuEra首席科学官米哈伊尔·卢金（Mikhail Lukin）教授表示，"有史以来，实现实用化容错量子计算机的梦想第一次真正进入我们的视野。这些系统旨在以前所未有的规模实现量子计算，必将带来真正独一无二的应用。"

2028年这一目标颇具挑战性，但双方表示，这只是万里长征的第一步。未来，他们计划对Libra系统进行持续优化和规模扩展，以支持药物研发、金融服务等其他领域的商业应用。

AWS认为，量子计算领域的竞争不会由某一家公司独占鳌头。正如企业会根据不同工作负载选择不同类型的数据库和计算实例，他们也可能针对特定应用选用不同的量子系统。AWS预计，相互竞争的量子计算架构最终将各自找到适合自身的细分领域，这也正是AWS通过其量子计算中心推进基于"猫量子比特"自主研发路线的原因所在。

Q&A

Q1：QuEra的中性原子量子计算与IBM、谷歌的超导电路方案有什么区别？

A：IBM和谷歌采用的超导电路方案需要将系统冷却至接近绝对零度的极低温度来维持量子态。而QuEra的中性原子方案则使用高度聚焦的激光（类似光学镊子）来操控单个里德堡原子，将其排列成稳定阵列，并对每个原子实时调控以防止量子态丢失。两种路线各有优势，AWS认为未来不同量子架构将在各自擅长的应用领域找到定位。

Q2：AWS Braket是什么？它目前支持哪些量子计算设备？

A：AWS Braket是亚马逊推出的全托管量子云计算服务，为开发者和研究人员提供多种量子计算机的云端访问能力。目前支持的设备包括IonQ的Forte和Aria系统、Rigetti Computing的Ankaa和Aspen机器、Alpine Quantum Technologies的IBEX Q1系统，以及QuEra的Aquila设备。AWS Braket与AWS经典云计算资源深度集成，支持混合经典-量子工作负载。

Q3：QuEra和AWS计划在2028年推出的Libra系统性能如何？

A：Libra是QuEra即将推出的新一代量子计算系统，定位为"兆量子操作"级别。根据AWS的介绍，Libra能够在数百个经过逻辑纠错的量子比特上每秒执行百万次量子操作，性能规模前所未有。该系统计划于2028年在AWS Braket上正式推出，预期将在先进材料仿真、高能物理、量子化学、药物研发及金融服务等领域推动商业突破。