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  泉源: Nature Portfolio

  在打造商用量子盘算机的赛场上,离子阱系统正蓄势待发。

  一项一直以来被视为二军的量子盘算机制造手艺正在翻身。量子盘算在已往十年里从学术研究工具变成了大公司青睐的项目,而人人的眼光都聚焦在统一个方式上:微型的超导线圈。包罗IBM和英特尔(Intel)在内的科技巨头都选择了这个方案。Google(Google)2019年推出了一台超导盘算机,并宣称它实现了“量子优越性”:首次执行了一项经典盘算机做不到的盘算。不外,在通向商业量子盘算机的道路上,另外一项手艺正蓄势待发:用电场囚禁离子。

霍尼韦尔量子盘算机的一个离子阱。泉源:Honeywell Quantum Solutions

  2020年头,科技制造企业霍尼韦尔(Honeywell)在十多年的默默研发后,首次推出了一台用离子阱作为量子比特(qubit)基础的量子盘算机。总部位于美国北卡罗莱纳州的霍尼韦尔是全球首个实验这一门路的公司。10月,也就是开发乐成之后的7个月,霍尼韦尔展示了一台升级版的盘算机,并已设计好若何扩大其规模。

  不久前,马里兰大学的衍生公司IonQ宣布了一台离子阱盘算机,或能到达IBM与Google的盘算机的水平,不外IonQ尚未公然其运算能力的细节。更小的一些初创公司——例如英国的Universal量子公司和奥地利的Alpine量子手艺公司——也在为离子阱项目吸引资金。

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  离子阱量子盘算机并不是新手艺:1995年[1]的第一个基本量子线圈内里的量子比特就是基于这项手艺,这可比超导线圈早多了。然则将它组装成可行的商用系统“似乎现在才最先井喷”,美国国家标准手艺研究所(NIST)的量子物理学家Daniel Slichter说。

霍尼韦尔真空室中的离子阱。泉源:Honeywell Quantum Solutions

  “人们现在会在统一句话内里说出‘超导’和‘离子阱’,而哪怕五年前都不会有人这么说。”马里兰大学的物理学家Chris Monroe说。他介入过1995年的实验,同时也是IonQ的创始人之一。量子盘算尚处繈褓之中,虽然各大公司都竞相宣称自己的量子盘算机是最先进的(参见“谁的最强?”),但现在探讨哪种硬件会最终胜出仍然为时过早——甚至到最后也不一定会有压倒性的胜利者。各大公司所用手艺的多样性让量子盘算领域变得比以前更宽了。

  大规模盘算

  经典盘算机用1和0储存信息,而量子比特处于1和0的某种玄妙的纠缠态。通过量子征象和量子纠缠,多个量子比特的状态可以相互关联。由于量子比特的量子态之间可以举行颠簸型的过问,因此量子盘算机在执行某些大规模盘算时,可以到达比最好的经典盘算机快指数级的倍率。其中的一个应用就是质因数剖析。

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