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。
(注:量子體積,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),并建立一個復雜的糾纏系統(tǒng)。
這就和使用超導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。
參考鏈接:
[1]https://arstechnica.com/science/2021/04/honeywell-releases-details-of-its-ion-trap-quantum-computer/
[2]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03318-4
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