QBI包含三个阶段,每个阶段都代表着朝着开发容错量子计算机迈出的一个里程碑。
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美国国防高级研究计划局(DARPA)已将Atom Computing、Diraq、IonQ和IBM纳入其量子基准测试计划(QBI)的C阶段验证。进入C阶段意味着这些公司将转向对其容错量子计算(FTQC)架构进行物理测试,而该计划的目标是在2033年前推出工业级量子计算机。
量子计算被认为是计算领域的下一个前沿,并被寄予厚望,有望帮助解决药物研发、材料研究和气候变化等方面的问题。传统计算机使用只能存储0和1两种值的二进制比特,而量子计算机使用量子比特(qubit),可以同时存储0到1之间的多个值,甚至能对它们进行并行计算。
这具有极大的优势,但也带来了一个新的计算挑战:大量误差的累积。科学家可以通过多种方式制造量子比特,但高错误率仍然是阻碍大规模量子计算机发展的主要挑战。QBI正在检验到2033年是否有可能推出这类计算机。
QBI的阶段划分
QBI包含三个阶段,每个阶段都是朝着开发容错量子计算机迈出的一个重大里程碑。其第一阶段——A阶段——评估实用级量子计算概念,以确定它们是否能在近期实现。
进入B阶段的参与者向DARPA提交了研发计划,详细说明了其技术路线的风险以及他们计划采取的缓解措施。
在C阶段,参与者将通过物理测试、系统测量和实证验证来验证其FTQC架构,同时与政府合作。
这既不是一场评估现有最佳量子计算技术的竞赛,也不是所有公司共同合作的协作项目。
该计划的主要目标是确定哪些技术路线能够在2033年前达到实用级规模。DARPA所说的实用级,是指量子系统的计算产出价值超过其资本支出和运营支出的运行门槛。
目前,DARPA已将另外四家参与者纳入C阶段。此前,微软和PsiQuantum已作为“实用级量子计算未充分探索系统”(US2QC)的一部分被纳入,这是一个目标类似的试点项目。
加入竞争的公司
目前进入该计划C阶段的每家公司都采用不同的量子计算技术路线。Atom Computing使用中性原子作为量子比特,其提出的系统由超过1200个中性原子阵列组成,这些原子阵列被光镊所束缚。
Diraq则使用硅自旋量子比特,即被束缚在微小静电栅极内的单个电子。该公司正致力于验证其300毫米芯片,该芯片已在代工厂制造完成,并计划到2031年在单个晶片上集成超过200万个物理量子比特。
IonQ使用囚禁离子作为量子比特,最近推出了其Superion 256量子比特量子处理单元(QPU),该单元设计为可安装在服务器机架内,公司将评估其制造便利性是否能满足其实用目标。
IBM的量子计算方法则是全栈式的,其量子计算硬件使用transmon量子比特,同时还开发开源软件来操作硬件,并使其可通过云端访问。
“量子计算领域发展迅速,我们越来越预期到2033年将有人建造出实用级量子计算机,”QBI执行主任Micah Stoutimore在一份新闻稿中表示。
“我们目前尚不清楚的是,哪个或哪些团队,或者哪种或哪些技术路线能够实现这一目标。这正是QBI按照每条路线自身的优劣进行评估,并持续将有前景的新路线纳入该计划的原因。”
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