尋訪|Quantinuum的量子實驗室光子盒研究院出品前言：為了普及科學技術知識、傳播科學思想，光子盒特開啟「尋訪」專欄，帶領各位讀者探訪全球的量子工廠和實驗室。--Jxxn歲—QUAMTUMCHHA—2023年5月15日，總第1040期尋訪|Quantinuum的量子實驗室公布最新32比特量子計算機H2的全貌在美國丹佛北部，一棟單調的、有乙烯基地板的、沒有窗戶的辦公樓里有計算機行業的一個奇跡。實際上，這里有好幾個奇跡：一個數據中心、里面有兩臺商用量子計算機正在為包括摩根大通在內的付費客戶運行，還有一個正在建造的原型機。量子計算機之所以神奇，是因為它們在量子力學規則的基礎上運行:宇宙中最微小的部分，我們認為的物理學規則并不總是適用。量子計算機使用量子比特，而不是通過開關來計算信息的晶體管，量子比特可以切換到“開”、“關”或介于兩者之間的某種狀態。支持者曾表示，這些計算機具有解決復雜問題的獨特能力。例如，發現新材料或確定如何改善供應鏈。Quantinuum公司于2021年在霍尼韋爾收購的英國量子公司CambridgeQuantum后，從國防承包商巨頭霍尼韋爾分離出來，開始建造量子計算機。在Quantinuum于周二正式發布其32比特的第二代量子計算機H2的前幾天，美國部分媒體和分析師受邀、對其進行了訪問。SystemModelH2:Acceleratingyourpathtofault-tolerantquantumcomputingw?3￡-s1.E-131.E-091E-051.E-011E*031,E*07 1.E75AvailableRAM/StatoVectorSize(TiB)SystemModelH2:Acceleratingyourpathtofault-tolerantquantumcomputingw?3￡-s1.E-131.E-091E-051.E-011E*031,E*07 1.E75AvailableRAM/StatoVectorSize(TiB)新的設計還提供了運營效率和清晰的增長路徑。H2的概述，包括器件設計和門控操作的升級。Quantinuum聲稱112是有史以來最精確的量子計算機。公司還公布了其進行的大量基準測試結果，以支持這一略顯“夸張”的說法：一篇名為《賽道上的捕獲離子量子處理器(ARaceTrackTrapped-IonQuantumProcessor)的研究論文詳細介紹了所有這些工程進展，以及它們對該機器的計算性能的確切影響。該論文包括來自組件和系統級基準測試的結果，記錄了新機器推出時的能力。這些基準測試指標,結合該公司在拓撲量子比特方面的進展,代表了量子計算的一個新階段。這是一個重要的說法。因為如果這些計算機要想發揮其潛力，就需要有朝一日遠比今天的超級計算機強大；它們將需要使用數百、上千,甚至更多的量子比特。而要做到這一點，這些量子比特必須保持穩定的工作性能。微小的環境變化(如溫度或光線)，就會干擾它們的工作。擠在一起的量子比特越多、計算機被這種所謂的噪音干擾的可能性就越大，整體的運算結果就越不準確。正因為如此，一些懷疑論者表示，這種規模的量子計算可能無法實現。盡管如此，Quantinuum公司負責設計和建造這些計算機的主管RussellStutz仍然表示，他的工作已經讓他成為一名信徒：他堅信“這不是如果，而是何時。”其他競爭對手則專注于規模記錄。11月，IBM發布了一臺400量子比特的機器、谷歌自2019年以來也一直使用一個名為“懸鈴木”(Sycamore)的54量子比特處理器。少數初創公司也在研究量子。沒有人可以說，在量子計算機達到規模性、可靠性以實現其承諾之前,還需要多長時間；但它們已經在使用，供實驗該技術的早期采用者使用。像英偉達和微軟這樣的公司，也正在建立自己的量子計算機一一他們甚至是Quantinuum的合作伙伴。還有一些工作要做，因為即使量子計算機聲稱精確度可以高達99%,但這也只能“確保你在進行數百萬次計算時得到錯誤的結果”。所有這一切解釋了為什么Quantinuum的計算機是驚人的：它看起來更像一個科學實驗，而不是下一代計算技術。H2,只有一個小房間那么大QUANTUMCHINA當天，參觀者們被禁止拍攝實際計算機或數據中心的照片，但該公司分享了H2計算機外觀的基本示意圖。QuantinuumH2計算機的原理圖。如上圖所示，這臺計算機只有一個小房間那么大，它的組件散布在兒張桌子上，而不是像典型的超級計算機那樣被裝在一個盒狀外殼里。計算機實際上分布在兩個100平方英尺的平臺上，藍色的電纜到處都是，整齊地排列著；并通過管道進入傳統的、但又是定制的計算設備，以控制計算機和環境。Quantinuum使用激光來冷卻和控制量子比特所在的“室(chamber)”。旋鈕和定制的控制裝置鋪滿了下面的桌子。計算機通常隱藏在黑色窗簾后面，以將環境隔絕在外；一群博士科學家在房間里工作，而顯示器在后面靠墻。房間里控制還著一個拇指甲大小的托盤，上面有32個量子比特。Quantinuum的計算機使用“捕獲離子”作為其量子比特的基礎，這意味著原子科學家將原子（來自礦物鎮）剝去電子、給它們充電，并將它們放在一個限制其運動的小拇指甲大小的托盤中。這臺H2計算機目前是32個量子比特，但該公司說它將增長到50個。他們正在建造一個可以處理更多的原型；Stutz說，該版本將使用一個網格圖案的托盤，因此，現在用于計算機的、約100平方英尺的區域將不需要更大。小小的量子比特在一個大約哈密瓜大小的金屬室中，需要保持低溫,使其幾乎達到“絕對零度”一一即可能的最低溫度。這些量子比特發出光，表明它們是開著的、關著的，還是處于兩者之間的狀態。隨著Quantinuum公司使其計算機更加強大，它也希望隨著時間的推移縮小其規模。至于這些房間大小的電腦何時能縮小尺寸和成本，成為我們桌上的另一臺電腦，“在可預見的未來，這不會發生，"Stutz說：“