作者：Maurizio Di Paolo Emilio

華晨量子將在Pawsey超級(jí)計(jì)算中心安裝基于鉆石的量子加速器。利用合成鉆石技術(shù)，昆騰華晨是一家由澳大利亞國(guó)立大學(xué)支持的澳大利亞初創(chuàng)企業(yè)。它正在研究室溫量子加速器，這將使現(xiàn)在正在使用的復(fù)雜冷卻和激光系統(tǒng)變得不必要。當(dāng)前的技術(shù)可能是通向市場(chǎng)的解決方案的窗口。

華晨量子首席科學(xué)官馬庫(kù)斯·多赫蒂（Marcus Doherty）對(duì)EE Times表示：“作為帕西量子先驅(qū)計(jì)劃的一部分，Pawsey和昆騰華晨將與其他澳大利亞行業(yè)和研究人員攜手合作，以開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用市場(chǎng)中的量子應(yīng)用。”

Pawsey超級(jí)計(jì)算中心以從事干涉測(cè)量工作的天文學(xué)家澳大利亞科學(xué)家Joseph Pawsey的名字命名。該中心從事射電天文學(xué)，能源和工程學(xué)的研究。

Doherty補(bǔ)充說(shuō)：“量子加速器的有希望的應(yīng)用包括：大規(guī)模并行化的量子加速器，用于模擬分子動(dòng)力學(xué)，從而為藥物設(shè)計(jì)，化學(xué)合成，儲(chǔ)能和納米技術(shù)帶來(lái)重大好處；邊緣計(jì)算，量子加速器可以集成在計(jì)算資源有限的移動(dòng)設(shè)備中，從而在國(guó)防和醫(yī)療設(shè)施以及自主和太空技術(shù)中實(shí)現(xiàn)了卓越的圖像和信號(hào)處理。”

鉆石可能代表了量子計(jì)算機(jī)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)之一，這歸功于可以在原子尺度上利用它們的缺陷。這些缺陷使得可以存儲(chǔ)無(wú)需改變其結(jié)構(gòu)即可讀取的量子位，這是阻止量子計(jì)算機(jī)變得實(shí)用的主要問(wèn)題之一。以此方式，可能創(chuàng)建和使用能夠存儲(chǔ)量子位的基于菱形的存儲(chǔ)器。

Doherty指出，我們可以在環(huán)境條件下使用Diamond進(jìn)行量子計(jì)算的三個(gè)原因：

特定原子缺陷的顯著特性-氮空位（NV）中心。即，其光學(xué)電子自旋初始化和讀出機(jī)制在簡(jiǎn)單的非共振照明下仍保持高保真度和對(duì)比度。該技術(shù)與微波控制相結(jié)合，意味著它可以用于初始化，操縱和讀取鉆石中的高質(zhì)量核自旋量子位。

鉆石的極端性能和工程設(shè)計(jì)。由于合成鉆石的極高硬度和純度，幾乎沒(méi)有來(lái)自熱振動(dòng)和磁性雜質(zhì)的噪音。因此，NV中心的電子自旋和核自旋量子位幾乎沒(méi)有退相干（在任何固態(tài)電子自旋下，它的相干時(shí)間最長(zhǎng)）。這樣可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高保真操作。

室溫微波和寬帶光學(xué)控制的簡(jiǎn)單性和魯棒性。這使量子計(jì)算機(jī)極大地小型化，最終可以達(dá)到GPU加速卡的大小。

建造大規(guī)模量子設(shè)備將涉及組裝大量高質(zhì)量的量子比特，以及創(chuàng)建可靠的電路來(lái)在它們之間傳輸和處理量子信息。

與Google和IBM等技術(shù)巨頭開(kāi)發(fā)的量子計(jì)算機(jī)相反，昆騰華晨的愿景是將量子計(jì)算開(kāi)發(fā)為一種日常技術(shù)，該技術(shù)可以部署在數(shù)據(jù)中心，醫(yī)院，礦山，太空甚至筆記本電腦中。

“ Quantum Brilliance正在提供一種稱為“量子開(kāi)發(fā)套件（QDK）”的本地全棧量子計(jì)算系統(tǒng)。QDK是一款小型量子計(jì)算機(jī)，可滿足客戶當(dāng)今對(duì)量子硬件現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)的需求。QDK是國(guó)際上獨(dú)一無(wú)二的產(chǎn)品，它是客戶能夠物理?yè)碛泻屯泄茏约旱膬H有的少數(shù)量子計(jì)算機(jī)之一。QDK可以在室溫下運(yùn)行，降低成本，降低能耗，并且與客戶現(xiàn)有的基于機(jī)架的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)兼容，從而降低了客戶進(jìn)入市場(chǎng)的門檻。”

超級(jí)計(jì)算機(jī)中的加速器量子（來(lái)源：Quantum Brilliance）

除了硬件外，Doherty還說(shuō)，昆騰華晨提供了軟件體系結(jié)構(gòu)和仿真器，以幫助用戶開(kāi)發(fā)和測(cè)試用于量子加速器的集成和應(yīng)用的軟件，并評(píng)估其當(dāng)前和未來(lái)的性能。“ Quantum Brilliance當(dāng)前的軟件架構(gòu)基于XACC框架，該框架是由Quantum Brilliance的合作者在美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室專門為量子加速器開(kāi)發(fā)的。華晨量子量子模擬器與其他量子模擬器的區(qū)別在于其鉆石量子計(jì)算機(jī)的詳細(xì)模型（例如，量子位拓?fù)洌緳C(jī)運(yùn)算，錯(cuò)誤和運(yùn)算時(shí)間）以及在高性能計(jì)算系統(tǒng)上的可擴(kuò)展性。這使用戶能夠以接近完全的量子比特?cái)?shù)量體驗(yàn)當(dāng)前和未來(lái)的量子加速器硬件的行為和性能。我們的高性能仿真器可幫助用戶開(kāi)發(fā)和測(cè)試用于量子加速器集成和應(yīng)用的軟件，并評(píng)估其當(dāng)前和未來(lái)的性能。”

華晨量子技術(shù)追求NV（氮空位）鉆石技術(shù)來(lái)創(chuàng)造量子比特。該方法將氮原子與碳金剛石晶格內(nèi)的相鄰空位結(jié)合在一起。該NV中心可以通過(guò)光和微波信號(hào)被迫進(jìn)入這些狀態(tài)的上旋，下旋或疊加，以控制量子位的狀態(tài)。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于它可以在室溫下運(yùn)行，并提供穩(wěn)定且不受環(huán)境噪聲影響的高質(zhì)量量子比特。NV鉆石技術(shù)的歷史挑戰(zhàn)一直是難以擴(kuò)展到更大數(shù)量的量子比特。

“如果將量子計(jì)算機(jī)的圖像從量子大型機(jī)切換到足夠小的量子加速卡以供您握在手中，那么您對(duì)如何使用量子計(jì)算機(jī)，將其應(yīng)用于什么以及何時(shí)使用的想法它們將是有用的，并且會(huì)發(fā)生巨大變化。” Doherty說(shuō)。

Doherty補(bǔ)充說(shuō)，您不會(huì)問(wèn)“什么時(shí)候該量子計(jì)算機(jī)將勝過(guò)傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)”，而是問(wèn)：“什么時(shí)候該量子計(jì)算機(jī)將勝過(guò)臺(tái)式計(jì)算機(jī)中的CPU或GPU？”您將不會(huì)問(wèn)“如何重新設(shè)計(jì)超級(jí)計(jì)算機(jī)以容納量子計(jì)算機(jī)的設(shè)施”，而是會(huì)問(wèn)“如何將數(shù)百個(gè)量子計(jì)算機(jī)集成到當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)的機(jī)架中？”，您甚至可能會(huì)開(kāi)始問(wèn)“如果我的衛(wèi)星會(huì)怎樣？ ，車輛，制造工廠或臺(tái)式計(jì)算機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)量子計(jì)算機(jī)來(lái)加速某些任務(wù)或使某些任務(wù)首次實(shí)現(xiàn)？”

盡管大型機(jī)量子計(jì)算機(jī)的部署受到大小，重量和復(fù)雜性的限制，但Doherty表示，華晨量子正在通過(guò)集中精力于性能，尺寸和重量可比的經(jīng)典處理器上，尋求使量子計(jì)算更早地投入使用。這種方法極大地?cái)U(kuò)展了所有行業(yè)的量子應(yīng)用范圍。

Quantum Brillance的長(zhǎng)期目標(biāo)是在五年內(nèi)開(kāi)發(fā)一個(gè)包含超過(guò)50 qubit的處理器，這大約相當(dāng)于圖形加速卡的大小。因?yàn)樗麄兊募夹g(shù)不需要稀釋冰箱，而且體積很小，所以他們相信它們可以服務(wù)于許多市場(chǎng)，包括邊緣計(jì)算和移動(dòng)設(shè)備，這將對(duì)大型機(jī)量子計(jì)算技術(shù)構(gòu)成挑戰(zhàn)。

編輯：hfy