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“口罩厂”霍尼韦尔搞出的量子计算机,刚刚获得了Nature认可

来源:量子位

金磊 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

被调侃为“口罩厂”的霍尼韦尔,9个月打破3次量子计算领域纪录。

而就在刚刚,它把自家“杀手锏”的细节内容发布到了Nature

而也就是在大约1年前,霍尼韦尔“高调”宣布:

将凭借不同于市场上任何技术,进入量子计算赛道。

在关键的量子计算基准上,比拥有更多量子比特的量子计算机,表现得要更好。

霍尼韦尔所凭借的,到底是怎样的一个独门绝技?

霍尼韦尔的“杀手锏”

在量子计算这片“江湖”中,论最主流的“功夫”,可能就要数微型超导线圈了。

这也是各家大公司所青睐的方法,例如 IBM 和英特尔。

谷歌在 2019 年打造的超导量子计算机,还首次执行了经典计算机做不到的任务,并宣称量子优越性,一时可谓风光无两。

而霍尼韦尔凭借所宣称的“独门秘籍”,也频频刷新着量子体积的纪录:

2020年6月,发布第一个商业量子计算系统——H0型系统,64 量子体积,是当时其他系统的 2 倍。

2020年9月,发布的H1型系统打破自己的纪录,达到 128 量子体积。

2021年3月,H1型系统实现了 512 量子体积,成为目前为止量子体积最大的商用量子计算机。

(注:量子体积,是IBM提出的一个专用性能指标,用于测量量子计算机的强大程度。)

9 个月刷新 3 次纪录,霍尼韦尔所凭借的方法,正是离子阱(Ion Trap)

与微型超导线圈不同的是,这种方法将单个离子作为量子位元(qubit),并通过激光来操纵其状态。

当然,市场上采用这种方法并不止是霍尼韦尔一家,例如还有IonQ。

IonQ使用激光,可以让它的计算机同时对多个量子位元进行操作,本质上来讲,这就允许任意 2 个量子位元在系统中执行一个任务,并建立一个复杂的纠缠系统。

这就和使用超导电路的量子计算机产生了鲜明的对比:每个量子位元通常只与其最近的“邻居”直接相连。

但它之所以声称“与众不同”,关键是在于打造离子阱计算机的方法

霍尼韦尔的方法,也允许任意 2 个量子位元相互连接,但它是通过物理上移动彼此相邻的离子,允许一个光脉冲同时击中它们俩。

这是因为霍尼韦尔的离子阱,并不是由静态的磁场排列而成,相反,是由 192 个可以独立控制的电极产生。

如此一来,霍尼韦尔的设备就可以在磁场强度不同的地方,创建一个离子更愿意“驻留”的位置,也就是势阱(Potential Well)

改变这些电极中的电荷,可以让势阱在线性装置中上下移动,而离子也会简单地随之移动。

而后通过合并 2 个势阱,可以将它们所含的离子聚集在一起,使一个操作同时影响到它们两个。

当这一过程完成后,就可以将井(well)分开,把离子带回到原来的位置。

在这篇论文中,霍尼韦尔还给出了一组硬件的性能数据:

将一个离子从trap的一端传送到另一端,所需的最大时间是 300 微秒

如果运输过程中出现了错误,例如量子位元发送到了错误的位置,就会被系统检测出来,而后重置整个过程。

但霍尼韦尔表示,这样的错误极其罕见—— 1 千万次操作中,只能检测出 3 次传输故障。

但也并非完美

霍尼韦尔也明确了其方法所存在的瓶颈:

电压生成器(voltage generator)产生的噪音

系统自发的噪音

对此,霍尼韦尔表示:

能够解决任何一个瓶颈,都能让性能得到提升。

……

而回归到这篇论文本身,它是对霍尼韦尔 1 年前所宣布工作的一个细节说明,经过漫长的过程,得到了同行评审的认可。

也正如外媒所评价:

论文中所述的系统,在同行评审期间可能已经变得“陈旧”,但也让我们感受到了这个领域发展之快。

参考链接:

[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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