构建全功能量子堆栈的竞赛

David Cowan是Bessemer Venture Partners的合伙人，也是云基础设施、网络安全、消费者和空间技术领域的全球领先投资者之一。

托默·迪亚里(Tomer Diari)是贝塞默风险投资伙伴公司(Bessemer Venture Partners)的副总裁，他主要专注于网络安全、大数据和深度技术机会。

事情在更大的范围内变得有趣起来，因为QC系统能够隔离一组纠缠的粒子，这些粒子都共享单一的叠加态。当一个量子比特以两种状态共存时，例如，一组八个纠缠的量子比特(或“8q”)同时占据所有2^8(或256)个可能的状态，有效地并行处理所有这些状态。QC需要57Q(代表2^57个并行状态)才能胜过世界上最强大的经典超级计算机。一台64Q的计算机将超过它100倍(显然实现了量子优势)，一台128Q的计算机将超过它的五亿分之一倍。

在开发这些计算机的竞赛中，大自然插入了两个主要的减速带。首先，孤立的量子粒子高度不稳定，因此量子电路必须在极短的相干周期内执行。其次，测量亚原子量子比特的输出能级需要极高的精确度，而微小的偏差通常会阻碍这一点。受大学研究的启发，领先的QC公司，如ibm、google、霍尼韦尔和Rigetti，开发量子工程和纠错方法，以克服这些挑战，因为他们扩大了可以处理的量子比特的数量。

在创造工作硬件的挑战之后，必须开发软件来收获并行的好处，即使我们无法在不丢失叠加的情况下看到量子电路内部发生的事情。当我们测量量子电路的纠缠量子比特的输出值时，叠加只会坍塌成许多可能的结果之一。但有时，输出会给出一些线索，即量子比特在电路内部会奇怪地干扰自身(也就是与它们的概率对应物)。

加州大学伯克利分校(UC Berkeley)、多伦多大学(University Of Toronto)、滑铁卢大学(University Of Waterloo)、德克萨斯大学悉尼分校(UT悉尼)和其他地方的QC科学家现在正在开发一类全新的算法，这些算法可以检测QC输出中是否存在干扰模式，以巧妙地收集内部发生的信息。

因此，一个功能齐全的QC必须包含新技术堆栈的多个层次，既包含硬件组件，也包含软件组件。位于堆栈顶部的是用于解决化学、物流等问题的应用软件。该应用通常对其下面的软件层(大致称为“编译器”)进行API调用，该软件层将函数调用转换为电路以实现它们。编译器下面是一台经典的计算机，它将电路变化和输入提供给它下面的量子处理单元(QPU)。QPU通常有一个纠错层，一个将模拟输入传输到量子电路并测量其模拟输出的模拟处理单元，以及容纳孤立的纠缠粒子的量子处理器本身。