造口罩的霍尼韋爾,想在 5 年內將量子計算機的速度提高 10 萬倍

愛範兒 於 06/03/2020 發表 收藏文章
「家裏的口罩還剩兩盒,趕快去上網看看口罩有貨沒貨。」相信大部分人在電商平台上買口罩時,心中最優先的選擇都是 3M 、霍尼韋爾品牌的 KN95 口罩。點開京東口罩排行榜,霍尼韋爾排在第二位,就連兒童用 KN95 口罩,評價人數都達到了一萬以上,可見霍尼韋爾在口罩行業的影響力有多大。

但霍尼韋爾的主業其實並不是生產口罩,它是一家以航空航天事業、自動化設備、特性材料與技術為主的「世界五百強」企業。在這家公司內部,還有一支神祕的科研團隊,他們既不做航天設備、更不做口罩,他們專攻屬於未來的技術——量子計算。

▲ 霍尼韋爾的量子阱激光系統 圖片來自:honeywell

今年 3 月 3 日,霍尼韋爾在官網上宣佈:「得益於技術上的突破,我們有望在未來的 3 個月內推出世界上最強大的量子計算機,其量子體積(Quantum Volume)至少可達 64,是行業內競品(IBM)的兩倍。隨後 10 年中每年以 10 倍的數量增長,在 2025 年,將量子計算機速度提升 10 萬倍。」

霍尼韋爾研究量子計算並不是拍腦袋,它和計算機工業曾經有着很深的關聯。幾十年前,霍尼韋爾曾經進入過大型計算機市場,但隨着 80 年代大型計算機市場的萎縮和 IBM 等競爭對手的強大壓力,霍尼韋爾於 1986 年 9 月 24 日和日本 NEC 公司和法國國有計算機制造商 Groupe Bull SA 談判,尋求出售計算機業務。

▲ IBM 量子計算機

但霍尼韋爾並沒有放棄對前沿技術的跟蹤,據部門總裁 Tony Uttley 透露,霍尼韋爾十年前就已經開始關注並研究量子計算的方向,並與五年前確定方向並啟動計劃,組建了一個大約 100 人的研究團隊開始研究。

目前量子計算還沒有出現統一的技術模式,幾個主流玩家選擇了不同的技術方案分頭競爭。去年大出風頭的 IBM 和 Google 採用了超導量子技術,微軟選擇了拓撲量子技術,英特爾選擇了自己更擅長的硅量子技術,D-Wave 則使用了量子退火技術。

▲ Google 的量子計算機

霍尼韋爾則選擇了離子阱這一技術,相比更成熟的超導量子位,離子阱的優勢在於量子比特相干時間要長很多,可以執行高保真度的量子態測量與量子門操作。再加上理論上離子阱的中任意兩個量子 bit 都可以相互作用,計算的準確率也比超導量子技術要更更高。當然,它也有需要大量激光干涉,計算速度較慢等問題。

▲ 目前主流量子計算機方案對比

霍尼韋爾開發了一個使用底切蝕刻金電極製造的二維離子阱,並將其放置在 12.6K 的超低温環境中,並將鐿離子(171Yb+)鋇離子(138Ba+)配對放入,其中鐿離子是運算用量子比特,鋇離子是協同冷卻作用,這個量子計算機總共有四個量子位。

▲ 霍尼韋爾量子計算機元件 圖片來自:honeywell

這四個量子位配合霍尼韋爾內部的獨特算法,可以通過 FPGA 執行特定的量子電路,可以暫停量子計算並讀取量子狀態。在對結果進行分析後,選擇不同路徑再次計算,這有點像經典計算機中的「if」選擇算法,對量子算法來説,這種計算模式開闢了新的可能性。

▲ 量子阱激光系統 圖片來自:honeywell

當然,量子位數不是評估量子計算機性能的唯一標準。在測試中,霍尼韋爾引入了 IBM 的量子體積指標「將量子比特數、門和測量誤差、設備交叉通信、以及設備連接和電路編譯效率等進行綜合計算,最後得出指標」。

計算後,霍尼韋爾宣佈該架構中四個量子位就已經達到了 16 的量子體積,相比之下,IBM 量子體積紀錄是 32 ,達成這一分數的量子計算機擁有 28 個量子位。

▲ 電場線圈 圖片來自:honeywell

霍尼韋爾稱,希望未來 3 個月後,霍尼韋爾開發的二維離子阱可以做到 64 個量子數,並在未來 10 年中以每年 10 倍的數量增長。

目前,霍尼韋爾的量子計算服務已經與微軟 Azure 量子計算雲對接,在雲平台上就能獲得服務。

▲  圖片來自:honeywell

除了與微軟合作外,霍尼韋爾還在和摩根大通合作,開發用可以在霍尼韋爾量子計算機上執行的量子算法。摩根大通研究室負責人透露:這一算法未來將用於優化財務組合和檢測商業欺詐,但截至目前,該算法仍處於研究階段。

不過現在就稱霍尼韋爾是量子計算「新的霸主」還是太早了,和霍尼韋爾採用相同路線的創業公司 IonQ ,在兩年前就已經用三維離子阱做到了 160 量子位。霍尼韋爾在這場未來的競爭中能否後來居上,還要看看三個月後它是否能實現自己的承諾。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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