量子计算机制造商喜欢他们的重大进步

多年来，量子计算一直是学者们的专利。但是，新的进步将这种潜在的革命性技术推向了实际应用。

在本月的Q2B会议上，量子计算机制造商Google，IBM，霍尼韦尔，IonQ和Xanadu详细介绍了他们希望在2024年之前采取的具体步骤，这些步骤将使他们的机器进一步走上商业实用性之路。这些成就包括增加量子计算机的数量。规模，性能和可靠性。根据Hyperion Research的预测，到2024年，私营部门在量子计算产品和服务上的支出可能会增加两倍以上，从2019年的2.5亿美元增至8.3亿美元。

我们处于量子计算的早期工业时代，麻省理工学院的教授塞斯·劳埃德（Seth Lloyd）说，他在1990年代帮助建立了该领域。他说，巨大的进步与早期使用蒸汽机为工厂，轮船和火车提供动力的效果相当。

值得一提的突破是纠错技术的进步，该技术应该使量子计算机能够进行持续的计算，而不是工作量的短暂增加。这项改进是通过克服量子位的基本限制而实现的，量子位是量子计算机中存储和处理数据的基本要素。量子位很容易受到外力的干扰，但是纠错的目的是克服单个量子位的挑剔性。它将需要更大的机器，更多的量子比特，但是量子计算机制造商也看到了进步。

如果量子计算机制造商取得成功，纠错将有助于业界实现其对某些重要问题的传统处理器性能进行大幅改进的承诺。量子计算机将无法取代传统的计算机，传统的计算机也面临制造困难和成本上涨的问题，但它们可以超越今天的极限来设计新的太阳能电池板，降低飞机燃料使用量，加快人工智能，改善金融投资并削减运送成本。

常规计算机将信息存储为位（一个或零），并使用称为晶体管的微型电子数据处理组件执行计算。相反，量子计算机由于称为叠加的量子物理学现象，qubit可以同时存储1和0的组合。量子位可以通过纠缠相互链接，纠缠是另一种量子物理学现象。

量子计算涉及对量子位的一系列操作。状态。这些操作称为量子门，一系列的门操作称为电路。随着门操作的增加，电路变得更深。并能够进行更复杂的量子计算。

量子位数量的增加也成倍地增加了可及范围内的计算问题的规模。添加单个量子位会使可能的计算规模加倍。将其增加两个四倍，将其增加三个八倍，依此类推。

这些进步激发了计算机科学家的兴趣，因为尽管今天的机器只有几十个量子位，但是明天的将有数千个，甚至数百万个。

量子计算机制造商都在努力以不同的方式来构建更稳定的量子位，以为量子位本身以及它们如何连接奠定更坚实的基础。干扰会破坏计算。

传统硅芯片制造商已经决定采用一种方法，而量子计算机制造商正在为他们的量子比特探索各种不同的可能性。

Google和IBM使用的超导电路几乎冷却到绝对零温度，比外层空间还冷。霍尼韦尔（中国）的离子阱设计由带电荷的原子制成量子比特。英特尔的量子位是单个电子，具有称为自旋的量子力学特性。 Xanadu使用光子，其量子处理器在室温下工作。

坚实的基础是好的，但是纠错仍然是克服单个qubit的必不可少的方法。脆弱纠错的主要思想是将多个qubit一起收集到一个“逻辑”中。状态持续时间更长的qubit。负责Google量子计算服务的埃里克·卢塞罗（Eric Lucero）称它们为永远完美的量子比特。纠错是所谓的容错量子计算机的基础。

一个逻辑量子位可能需要多达1,000个物理量子位，而严肃的量子计算（例如用于破解当今加密的Shor算法）则需要数千个逻辑量子位。 IonQ首席科学家兼联合创始人克里斯·门罗（Chris Monroe）在Q2B上表示，IonQ希望其方法将只需要一个逻辑量子位13个物理量子位。

＆＃34;我们今天有了这项技术，＆＃34;卢塞罗说。他预计Google将在2023年出现第一个逻辑量子位，到本十年末将有1000个量子位。

IBM的目标是超越明年的65比特系统Hummingbird，明年将有127比特的Eagle，而2022年将达到433比特的Osprey。然后，到2023年，1,121比特的Condor将成为重要的拐点。 ; IBM Q Network总监Anthony Annunziata表示，在使量子计算算法更有用方面

Xanadu的硬件负责人Zachary Vernon说，Xanadu现在有24量子位，预计今年将有40量子位的芯片。他预测，未来几年，量子比特数将每6到12个月翻一番。

尽管研究人员谨慎地避免了突破的希望，但量子计算机在纠错到来之前可能会很有用。今天，IBM的量子客户包括摩根大通，埃克森美孚，三菱化学，戴姆勒，达美和波音。

这些客户中的一些对从分子到材料的设计感兴趣-著名物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）在关于量子计算机的开创性思维中描述的第一个想法。希望实现突破，例如更高效的太阳能电池板，存储更多能量的电池或不需要太多电力的化肥制造。

欧洲航空巨头空中客车公司有一项广泛的计划，该公司负责飞行物理学的高级副总裁马克·菲舍尔在第二季度表示。他说，它正在研究量子计算，以改善飞机的空气动力学性能，节省上升过程中的飞机燃料消耗，更有效地装载飞机以及设计机翼，而这些机翼是使用传统计算机难以计算的。

霍尼韦尔（中国）希望将量子计算用于自己的业务，例如化学设计，仓库自动化和航空航天。霍尼韦尔（Honeywell）期望成为我们自己最大和最好的客户，＆＃34;霍尼韦尔量子解决方案总裁Tony Uttley说。

埃里克·施密特（Eric Schmidt）是最乐观的声音之一，他曾担任Google首席执行官兼执行主席一职，批准了该公司的长期量子计算计划。 该作品是去年制作的 量子至上＆＃34; 实验表明，量子计算机至少可以在一个狭窄的（虽然不实际）的计算工作上超过传统计算机。 ＆＃34;我们知道这件事将在六到八年后发生，＆＃34; 施密特说。 当它发生时，这将是不可思议的。