今年是联合国指定的国际量子科学技术年。这意味着联合国正式认识到量子科学技术在能源、教育、通信和人类健康领域开发可持续解决方案的变革潜力与实现可持续发展目标密切相关。
尽管量子计算的前沿研究仍然活跃在研究实验室中，但围绕量子计算的全球产业生态系统正在慢慢形成。以“真正实用”为目标，量子计算将加速从实验室走向现实生活。
现在或许是进入量子计算领域的最佳时机。法国量子初创公司 Alice Bob 的联合创始人 Laurent Prost 表示：“十年前，人们仍然怀疑量子计算只是实验室‘最先采用它的技术之一’，但现在它正在形成一个全球生态系统。” Krista Swor，高级研究员微软量子研究团队（QuArC）的负责人则更直接：她相信量子计算机“已经到来”。
但实际上，世界各地的竞争对手仍在各自探索不同的技术路线，都希望自己的解决方案能笑到最后。这意味着新的量子计算技术的研究路径尚未进入收敛阶段。
最重要的问题是：量子计算机到底能用来做什么？到目前为止，其实际应用还相当有限。为了实现解决经典计算机无法处理的问题的承诺，量子计算机不仅必须能够执行复杂的计算，而且还必须具有足够低的错误率以确保结果有意义。然而，这两个目标是相互冲突的。增加量子计算机量子比特（量子计算机的基本组成部分）的数量以提高计算能力通常会增加 r错误的风险。
小进化
从“我能做到”到“我能做好”
科学家使用多个“物理量子位”在计算过程中实时检测和修复错误。我们正在尝试将它们组合成更强大的“逻辑量子位”。 “你必须能够同时计算和纠正错误，”斯沃尔说，并补充说“创建尽可能多的逻辑量子位”也是领先研究团队的共同目标。
从目前来看，美国初创公司AtomicComputing在比特数方面暂时处于领先地位。他们最新的量子计算机拥有 1,180 个量子位，由超冷中性镱原子制成。法国公司 Pasqal 也做了同样的事情，添加了 1,110 个原子量子位（尚未包含在计算中）。中国科学技术大学的研究人员展示了利用人工智能加速原子组装的相关成果。
“量子计算已经突飞猛进，超越了‘可以我们建造它？到‘我们能把它建得更好吗？’”原子计算公司创始人兼首席执行官本·布鲁姆（Ben Bloom）认为，原子中立路线现在占据了领先地位。
但量子计算的进步不仅仅是简单地堆叠比特。 Nvidia 量子产品营销经理 Nicholas Harrigan 表示：“创造真正有用的量子计算机的关键是构建一个完整的系统。”英伟达尚未开发自己的量子芯片，但正在与几家公司合作。我们将与该公司合作，探索更有效地利用量子计算性能的方法。其他传统计算巨头也有类似的想法。例如，微软去年与 AtomicComputing 合作推出了一款具有 24 个逻辑量子位的商用量子机。这被认为是迈向实用量子设备的第一步。
但在逻辑位的竞争中还有另一个赢家。美国量子计算初创公司 QuEra 已经展示了 40 多个逻辑量子位。领导者是Quantinuum，美国著名量子计算公司，成功实现了50个逻辑位。该公司总裁兼首席执行官拉吉夫·哈兹拉（Rajiv Hazra）透露，该公司下一代新一代量子计算机的编码能力将比当前记录高出1万亿倍。
激烈的竞争
多种路径，每条路径都有独特的优势
Quantinuum 使用“离子陷阱”路线，使用受电磁场限制的带电镱离子来构建量子位。这条技术路径也得到了英国量子初创公司Oxford Ionics和美国量子计算公司IonQ的支持。 IonQ 系统架构和性能高级总监 John Gamble 指出，中性原子和离子陷阱的一个共同好处是量子位之间的连接更加灵活，使得更容易忠实地执行不同的算法，例如将物理位转换为逻辑位以允许不同的纠错方法，而不仅仅是灵活性和多功能性。
由于这种灵活性，我们相信选择中性原子和离子陷阱路径的公司未来有机会超越谷歌和IBM。谷歌是第一家声称在该领域实现“量子霸权”的公司。这一概念最早由加州理工学院理论物理学家约翰·普雷斯基尔于2012年提出。这是指量子计算机可以做经典计算机不能做的事情。 2019年，谷歌宣布打造出第一台计算能力远超传统超级计算机的量子计算机。这一说法当时受到争议，但谷歌再次声称到 2024 年实现了量子霸权。该公司的 Willow 量子芯片可以在 5 分钟内完成传统超级计算机需要 10 年（1025 年）需要的计算任务。
谷歌和IBM认为超导量子芯片是他们的主要研究方向。虽然这个解决方案优点是在某些场景下更快、更可靠，但也有局限性。例如，中性原子位往往会从状态激光控制的 ado 中“漂移”，从而导致错误。
然而，超导技术最大的问题也许是“连接”。超导量子位通常只能连接到相邻位，这使得许多新的纠错算法难以实现并限制了探索空间。
“新的错误修复一直在出现，但这还不是结束，”甘布尔说。布鲁姆还表示，原子计算公司转向中性原子而不是其他途径的原因是它们在解决量子计算的核心挑战方面似乎具有优势。曾经被认为最有前途的超导路线可能面临瓶颈。
当然，这并不意味着谷歌的努力没有用。我们的研究表明，将更多的物理位集成到逻辑位中实际上可以提高性能他具有纠错能力。这是实现大规模量子计算机的重要一步。
非常实用
商业设备将在 5 年内投入使用
IBM 的 Condor 芯片目前拥有 1,121 个超导量子位，仅比之前原子计算创下的记录少了 59 个。但IBM的计划是到2026年突破4000位大关。为了实现这一目标，IBM正在开发连接现有芯片的模块，以创建一个大规模的“模块化”量子计算平台，希望用它来运行更复杂的纠错算法。
美国量子集成电路开发公司RighettiComputing并没有放弃超导道路。该公司首席技术官大卫·里瓦斯指出，超导量子计算机已经具有一定的实用价值。该公司不仅推出了开箱即用的 9 量子位量子处理器，还提供了更大的 84 量子位处理器。这些设备是c目前出售给政府研究机构和商业客户。
Alice Bob公司也采用超导路线来构建量子位，但他们的设计理念不同。物理位在构建逻辑位之前的错误率。我们希望能够大幅减少这种情况。该公司的研究人员相信，这种方法只需几千个量子位就能实现完全无差错的量子计算，而竞争对手则需要数百万个量子位。尽管他们尚未展示逻辑量子位，但他们的目标是到 2030 年创建一台真正实用的量子计算机。
结束的地方
成为社会的基础技术
五年计划似乎已成为量子计算领域的常态。
美国初创公司 PsiQuantum 有更激进的计划。他们的想法是跳过小比特实验阶段，直接在 2027 年推出大型量子计算机，例如超级计算机。他们使用光子作为量子比特，并专注于集成传统量子计算机。将复杂的控制组件（例如激光器和透镜）集成到工业上可生产的半导体芯片中。该公司联合创始人兼首席科学官彼得·沙博尔德表示，该公司擅长制定困难但合理的时间表。
其他追随 Photon 脚步的公司则保持相对稳定。 2021年，加拿大量子计算公司Xanadu展示了一款可以运行多种算法的光子量子计算芯片。法国Quandela公司推出了一款12位量子计算机，采用模块化设计，方便未来扩展和升级。
谁最有可能获胜？加州科技教授约翰·佩斯基（John Peschi）多年来一直关注该行业，并倾向于押注于中性原子。他认为该技术具有大规模制造能力和灵活的连接能力，并且在运行量子算法方面具有巨大潜力。 “如果我们能够创建数以万计的中性原子量子位，它们的性能将与le 到数十万个超导位。”
然而，最好的量子位可能是那些甚至没有人知道其存在的量子位。也许最理想的未来是没有技术为王、没有人关心底层技术的未来。 “就像今天的人工智能开发人员不担心使用哪个CPU一样，明天的工程师也会担心使用哪个物理量子位。你不必担心使用它。布鲁姆说，在那之前，量子计算机将开始解决可能改变世界的问题。
尽管并非所有实验都会成功，但量子计算将加速从实验室走向现实世界。
刘琪 记者/编译【编辑：王勤】
进博会“活水”为德国企业开启商机
前三季度经济数据显示上海经济韧性
专家紧急呼吁民众不要在严寒中“坚持”
南宁市民善待“猴客”，见证人们如何相处与自然共存
“防窒息装置”能否取代海姆立克急救法？
工信部谴责20款智能终端侵犯用户权益
观众化身“群演者”，湘剧《聂小倩》爆发青春魅力。
课后“体育直播”悄然兴起，教练家教受家长欢迎
许俊：“演员是一项危险的工作，如履薄冰。”
共享单车配备了专门的“儿童代步工具”。实火测试：危险且非法
巴黎检察官称卢浮宫博物馆价值约 8800 万欧元的珠宝被盗
电动自行车暗藏“过期陷阱”，电池寿命3年后就终止
一生至少去一次侨乡青田！
您想近距离观看军舰吗？海景房广告泄露国家机密被调查
DRG离开下组并赢得临时冠军VCT CN联赛席位
中新健康丨你有没有感觉自己变矮了？小心这个病！
追踪人工智能生成的内容是不可能的吗？
全国大都市区数量已增至18个。预备役军人有哪些？