《可扩展量子计算》

  • 来源专题:新一代信息技术
  • 编译者: isticzz2022
  • 发布时间:2024-06-03
  •       虽然许多现有的量子体系结构实现了模块内的纠缠,但Photonic已经能够证明模块之间的纠缠。Photonic的架构为大规模量子应用道路上的主要挑战之一——可扩展的纠缠分布,提供了一个独特的解决方案,并“开箱即用”为材料科学和药物发现等领域的变革性应用开辟了途径。

          Photonic创始人兼首席量子官Stephanie Simmons博士表示:“纠缠分布在开启量子计算商业前景方面的关键作用怎么强调都不为过。在多台量子计算机上运行的大规模量子算法需要大量的分布式纠缠才能正常工作。这些演示突出了我们独特的体系结构方法的前景,以解决扩展到单节点之外的挑战。虽然还有很多工作要做,但重要的是要认识到纠缠分布在塑造量子系统设计中必须发挥的关键作用。”

         “最近的这些发展展示了一种基本能力:远距离纠缠分布。随着这些进步,我们正在朝着网络量子计算的下一阶段迈进。”与光子公司合作的微软高级量子开发副总裁Krysta Svore说。

          Photonic的方法基于具有本地电信网络接口的光连接硅自旋量子位,这意味着它可以与当今全球电信网络的基础设施、平台和规模集成,包括Microsoft Azure云。三次演示,最终以隐形传态CNOT门序列为高潮,建立并消耗了分布式量子纠缠——不相邻甚至不在同一低温恒温器中的量子位之间的纠缠。

          Global Quantum Intelligence 2024年3月的可扩展量子硬件报告证实了“在几乎所有拟议的量子计算架构中,采用模块化方法进行扩展的必要性。这种模块化方法强调分布式而非单片量子计算堆栈,不仅提供了可扩展性,还提供了灵活性、可维护性和冗余性。”

          全球量子智能(GQI)首席分析师David Shaw表示:“光子技术具有高度颠覆性的技术方法。其具有光学光子互连的硅自旋量子位在量子通信和网络中具有协同作用的诱人前景。最近的这些演示是前进道路上的证据。未来达到200kHz、保真度为99.8%的分布式纠缠的路径非常惊人。这将实现广泛的应用。这为量子路线图设定了一个新的标准,其他人将面临效仿的压力。这将加速该行业的发展。”


  • 原文来源:https://www.newelectronics.co.uk/content/news/scalable-quantum-computing
相关报告
  • 《Nu Quantum寻求解锁更具可扩展性的分布式量子计算》

    • 来源专题:新一代信息技术
    • 编译者:isticzz2022
    • 发布时间:2024-10-17
    •        Nu Quantum在开发不同量子比特模式,以及提供商的更模块化、分布式量子计算机方面迈出了重要一步。该公司开发了一种原理验证原型,该原型将使量子计算机能够通过量子比特光子接口(QPI)连接到量子网络。该接口被描述为相当于当今的网络接口卡(NIC),它将数据中心中的每台计算机连接在一起,并启用了云和人工智能市场。例如,为了拥有一台可以在原子水平上准确模拟世界的有用量子计算机,量子计算机需要比现在大1000倍,而且不可避免地,它们需要超越单个QPU,转向由数百个QPU组成的分布式量子计算机,并达到数据中心的规模,就像云和人工智能超级计算机一样。       在量子水平上,物质和光之间量子信息的有效传输是扩展量子计算机的最大挑战,也是QPI解决的具体问题。       Nu Quantum的QPI是为原子量子位设计的,它的第一个版本已经集成到Infeqion的捕获原子真空系统中,并在超高真空下成功进行了测试,超高真空是量子位需要工作的恶劣条件。下一步将是演示单个原子之间受控的高效耦合,以激发发射光子,从而解决迄今为止该行业最长期的技术挑战之一。       Nu Quantum技术副总裁Claire Le Gall博士说:“每个人都承认,量子位和光子之间的高效接口“物质和光”对于扩展量子计算至关重要。与Infeqion合作这个项目真的很令人兴奋!我们已经成功地将我们的QPI技术(量子位光子接口)与他们的超高真空冷原子电池结合在一起。我们对QPI通过早期测试取得的进展感到高兴,我们期待进一步提高其性能。我们很高兴进入下一阶段的研发,我们的目标是将量子网络速度提高约100倍。”Infeqtion英国业务发展总监Marco Palumbo博士表示:“合作对于推进量子计算领域至关重要,与Nu quantum等合作伙伴的合作使我们能够探索将量子比特连接到量子网络的新途径。虽然这是一个概念验证,但我们期待着继续进行实验和开发,以追求可扩展的量子技术。”       增强量子比特光子纠缠是迈向模块化和可扩展分布式量子计算机的第一步,但创建高保真度和高速率的量子比特光子缠结是阻碍量子计算机、通信和传感器网络模块化扩展的最大技术挑战。QPI旨在显著提高当前实验室方法的纠缠率,以实现工业规模的部署。       Nu Quantum的解决方案使用光学微腔来增强光和物质之间的耦合。使用该公司专有工艺制造的纳米结构镜子以微米级精度组装在一起,它们之间的距离主动稳定在<80 pm。开放的微腔允许增强量子比特和网络光子之间的相互作用,同时保持所有材料足够远,以保护精细的量子比特状态免受外部噪声的影响,并保持控制激光器的访问。       根据Nu Quantum的说法,这是第一个具有可调锁的被动对准光学微腔的工业演示,以确保在量子比特共振下运行。已经克服了几个工程挑战,包括低噪声锁定光学器件,并且电子器件已经以坚固、可部署的形式开发;在高温真空烘烤下,腔体对准保持稳定,而QPI结构中使用的材料没有对真空质量产生不利影响。Nu Quantum的目标是最终允许任何中性原子量子比特提供商插入Nu Quantum网络基础设施,实现模块化扩展:从单个量子处理单元(QPU)到数据中心规模的分布式量子计算机。
  • 《布局 | IQM公布到2030年实现容错量子计算的发展路线图》

    • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者:胡思思
    • 发布时间:2024-11-15
    • 欧洲超导量子计算机开发商IQM Quantum Computers(IQM)昨日宣布了其发展路线图和技术里程碑,目标是到2030年实现容错量子计算,同时它也支持了针对近期用例的专用噪声中等规模量子(NISQ)策略。 自成立以来,IQM已成功交付了基于其前三代处理器的全栈量子计算机。IQM的12年路线图反映了其通过新型算法策略、模块化软件集成和可扩展硬件进展开创量子解决方案的愿景。该路线图充分利用了该公司在设计和制造下一代量子处理器方面的能力,并实现与开放软件栈控制的全栈系统的无缝集成。 IQM凭借其独特的协同设计能力合并了两种处理器拓扑IQM Star和IQM Crystal,并将路线图引向了具有高系统性能的高效纠错部署。为了实现这一路线图,IQM对其研发、测试和制造设施进行了系统性投资,以便在保持高量子比特质量和门保真度的同时,将技术能力扩展到100万量子比特。 为了支持开发者社区并简化量子计算的使用,IQM还将实现HPC的紧密集成,并创建一个特殊的软件开发工具包(SDK)。各种开放接口将增强生态系统的能力,包括量子误差缓解、共同开发库和IQM量子计算机上的用例。 该公司的目标是在多个行业领域发挥量子优势,重点关注量子模拟、优化和量子机器学习。根据一份McKinsey报告,到2035年,这些选定的用例将释放超过280亿美元的价值潜力。 拥有数百至数千个高精度逻辑量子比特的全纠错系统将带来量子优势。该系统通过有效实施新型量子低密度奇偶校验(QLDPC)码来实现纠错。与部署表面码相比,这种方法最多可将硬件开销降低10倍。 此外,IQM的目标是实现误差率低于10^-7的高精度逻辑量子比特,从而为化学和材料科学等要求超高精度的应用带来量子优势。 IQM Quantum Computers联合创始人兼联合首席执行官Jan Goetz博士表示:“我们正在通过一种新颖的芯片拓扑结构实现量子低密度奇偶校验(QLDPC)码,这种拓扑结构得益于我们独特的互联Star结构、长距离耦合器以及非常紧凑的先进封装和信号路由设计方案。这强调了我们对硬件效率的承诺,通过与开放式模块化软件架构相结合,实现了一条可行的、可扩展的容错途径。” Goetz强调,公司专有的洁净室设施将支持制造具有独特长距离连接的复杂处理器,从而促进高性能量子处理器的发展。 为此,IQM将实施针对先进封装和三维集成的新型解决方案,以确保可扩展性,同时维持其降低误差率的宏伟目标。其大规模处理器将以模块化方式构建,并配备低温电子技术,最终减少了热负荷,实现了封装解决方案的高度微型化,并降低了每个量子比特的成本。这些特点将为IQM在HPC和企业市场的客户带来性能更强、价格更合理的产品。