一个正方形离子阱的圆形窗口透过真空室

高山量子的离子阱量子处理器。信贷:高山量子技术

高山量子技术在奥地利的因斯布鲁克,剥离从奥地利因斯布鲁克大学和科学院,2018年的维也纳。

量子计算机承诺超过传统的同行的要求任务,利用原子世界的某些奇怪的属性。是否挑战是新材料的设计、优化物流配送或开发药物,这些机器应该,原则上,可以执行计算速度远远超过传统设备。

高山量子技术奥地利因斯布鲁克(AQT)启动中,剥离的奥地利因斯布鲁克大学和科学院在维也纳,组装电脑,有可能做到这一切,以及更多。这些计算机是基于离子陷阱,包括数组的单一离子真空由电场和操纵极短的激光脉冲。AQT的这项技术是世界上最先进的。但公司的科学家们明显,实现成熟的量子计算机并非易事。

不像一些竞争对手公司,正试图提供硬件、软件和应用程序,AQT仅仅关注硬件。它销售的各个组件,如离子陷阱,激光稳定剂和相关电子产品——其他研究人员调查量子现象,同时开发自己的离子阱量子计算机。(另一个入围剥离奖2023平价量子计算,相比之下,销售蓝图量子计算机,可以应用到任何类型的硬件,不仅仅是离子陷阱。)

奇怪的和精致的

量子计算机的独特功能衍生自反直觉的现象。而单位的数据称为比特在一个标准的数字设备承担的值0或1,量子比特或量子位可以存在于所谓的0和1的叠加在同一时间。更重要的是,可以将多个量子比特纠缠,这样它们的状态是相互依存的,是不可能与日常古典对象——那些超过几个原子。综上所述,叠加和纠缠使一组量子位存在于所有可能的组合的0和1的同时,也产生了一个巨大的对现有经典计算机处理速度的优势。

但伟大的力量是伟大的脆弱性。量子态可以被即使最微小的扰动,包括极小的大量的热量或无线电波能量。所以尽管量子位必须操纵执行量子算法,他们还必须保持尽可能的孤立与外界的联系。

物理学家正试图满足这些相互冲突的目标通过调查量子位制成各种各样的量子系统,包括电流在超导电路,电子和原子核的自旋磁嵌入在结晶固体,和光子周游硅电路。每个量子位的类型都有其优点和缺点。离子陷阱的主要优势是他们相对不受感动的噪音。他们的缺点是所需的笨重的设备,包括激光及相关电子产品。

不过,没有类型的量子位可以仍然受噪声量子计算机扩大,Thomas Monz说,因斯布鲁克大学的量子物理学家,AQT的联合创始人和首席执行官。增加量子位的数量以及处理器操作的数量(称为盖茨),使其更有可能将在在蠕变计算错误。这是纠错的解决方案,包括使用多个物理量子比特来表示一个逻辑的数据。这样,这些量子位可以比较的价值,该系统可以清除任何屈服于噪音。

但纠错并不便宜。通常,它繁殖所需的量子位数目对于任何给定的计算由几个数量级,意义,Monz说,至少有一百万个量子位经典计算机可能需要竞争对手。这是一段很长的路从几十个典型的最前沿的量子计算机。

慢慢地它

AQT摆脱近四分之一个世纪的离子阱量子计算研究进行了因斯布鲁克大学的物理学家彼得Zoller和Rainer蜚蠊,之后,Monz。Monz回忆说,其他机构的研究人员常常方法组问他们可以购买离子陷阱和相关配件。想帮助但实现,正如Monz所说,奥地利,他不能使用纳税人的钱来满足请求,他着手准备财务计划。2018年,三个设置AQT出售受欢迎的组件,而最终目标是建立一个全面的自己的电脑。

对列文Vandersypen,世卫组织正在制定竞争对手“量子点”量子位在荷兰代尔夫特理工大学,这种双重的方法是有意义的。出售组件”生成一些收入和使他们在商业运营模式”,他说,同时允许研究人员工作“长期大规模的量子计算系统”的挑战。

长期工作卓有成效。平板和他们的同事报道,2020年,Monz如何修复一个此前未修正的类型的错误,可以瘟疫量子位的量子计算,损失一个“注册”1。他们接着展示一套完整的门,可以用于过程量子位通用量子计算机2。这个设备可以任何形式的计算,是否量子和经典。他们卷入两个error-corrected逻辑量子位的值都分布在七个离子(见“离子阱量子处理器”)。

离子阱量子处理器

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尽管如此令人鼓舞的进展,AQT团队决心控制预期。公司已经成功地演示了几个通用量子计算机,安装在标准19英寸机架、用于计算机服务器。Monz承认量子计算机制造商经常吹嘘量子位的处理器的数量——美国科技巨头IBM,例如,宣布了一个计算机今年大约有1000超导量子比特。但Monz不想加入数字游戏。他认为,真正重要的是量子比特的质量。“如果你想让杜松子酒,它不产生任何影响你是否有10或100腐烂的苹果,”他说。“你需要开始10好的苹果。”

AQT的当前版本的电脑有两种形式:两个error-corrected高质量的量子系统,或系统这一数字低质量的十倍。Monz认为大多数客户将选择后者,他说这仍然可以适用于错误的任务不是很有问题的,比如优化金融投资组合或调查物流问题。“会有这种转变,每个人最初将与错误的量子位和发现用例,”他说。“只有之后,社区可以访问丰富error-corrected量子位,我们能够实现ultra-high-precision量子计算。”

AQT有20名员工,生成大约€100万(110万美元)在2021年销售,销售其离子阱组件的学术和工业研究组织在欧洲,北美和亚洲。它还提供了远程访问它的量子计算机通过云或通过安装在客户的实验室。然而,到目前为止,还没有出售任何完整的工作系统。

AQT技术总监法学Ulmanis解释说,他和他的同事注意到不过度承诺,确保量子位和盖茨组成它们的处理器之前尽可能的设备正在扩大。“你需要激发人们,激励他们,但同时保持现实什么是可能的,”Ulmanis说。

这样谨慎的评估来自公司外部。Vandersypen为例,指出AQT的策略可能有一个缺陷:出售其组件可以给竞争对手单挑的内部运作公司的技术。

Monz承认这个问题,解释说,他和他的同事们不出售他们的产品。事实上,他们至少保留一些秘密成分下架。“仍有相当多的特殊酱料的离开,”他说。