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行業報告
霍尼韋爾:我們的量子計算機2025年速度將提升10萬倍
騰訊科技 | 來源:騰訊科技 瀏覽次數:679 發布時間:2020年3月5日
摘要:

3月4日消息,據外媒報道,如果你始終關注量子計算領域的發展,可能對IBM、谷歌、微軟、英特爾和亞馬遜等公司感到非常熟悉,他們都在嘗試引領量子計算革命。

  圖1:霍尼韋爾的量子計算機使用囚禁在這個足球大小的裝置里的鐿原子,激光操縱原子來指導量子計算

  3月4日消息,據外媒報道,如果你始終關注量子計算領域的發展,可能對IBM、谷歌、微軟、英特爾和亞馬遜等公司感到非常熟悉,他們都在嘗試引領量子計算革命。現在,一個來自遙遠計算機時代的名字重新引發了關注。

  霍尼韋爾公司曾銷售過大型主機,但幾十年前退出了這項業務。該公司周二表示,預計在未來五年內,其量子計算機的性能每年將提高10倍。這意味著到2025年,其量子計算機的速度將提高10萬倍。這將使IBM望而卻步,因為后者擁有更溫和的目標,即每年將計算速度提升一倍。

  霍尼韋爾公司量子解決方案業務總裁托尼·烏特利(Tony Uttley)表示:“我們即將發布世界上最強大的量子計算機?!彼鉤淥?,這臺機器的計算能力將是IBM擁有53各量子比特的量子計算機的兩倍。

  目前還不清楚霍尼韋爾的新機器會有多大的用處,但許多公司和國家正在投入巨額資金用于量子計算的研究和開發。他們押注量子計算革命將帶來更大回報,在化學、航運、材料設計、金融、人工智能等領域開辟新的能力。誰能首先制造和使用實用的量子計算機,誰就會獲得重大回報,包括推出新產品、更具競爭力的服務以及更豐厚的利潤。

  霍尼韋爾顯然希望成為這個領域的先鋒。451 Research分析師詹姆斯·桑德斯(James Sanders)表示,霍尼韋爾的計劃“可能是該行業所有公司中最雄心勃勃的產品路線圖”。

  霍尼韋爾重新喚醒計算雄心

  你可能因為家里的恒溫器而知道霍尼韋爾的名字,盡管該公司幾年前就出售了這項業務。如今,該公司主要從事航空航天、石油天然氣、建筑管理、軍事技術、化學和材料科學等業務。

  在計算的早期,霍尼韋爾也曾是一個引人注目的參與者。早在20世紀60年代,該公司就是在大型機市場挑戰IBM的眾多公司之一,其他公司還有Burroughs、Univac、NCR、Control Data Corporation,它們被統稱為BUNCH。IBM在這場戰斗中大獲全勝,霍尼韋爾退出了這項業務。

  如今時代似乎已經改變。隨著計算行業轉向更小、更便宜的服務器、個人電腦和智能手機,大型機逐漸消失,而量子計算機正在嶄露頭角。

  量子計算機的開發條件非??量?,通常必須將其冷卻到極低的溫度,以避免其存儲和處理數據的基本結構(量子比特)受到不必要的干擾。沒有人期望它們能取代傳統的電腦。取而代之的是,它們將被證明在處理普通計算機無法處理的計算方面很有用。

  支持者認為,他們將通過利用量子物理的奇怪現象來實現這一點,量子物理是管理原子尺度現象的規則。其中之一是糾纏現象(entanglement),它將多個量子比特的狀態聯系在一起,這樣量子計算機實際上可以同時評估問題的許多可能解決方案。

  霍尼韋爾的量子計算機仍有很多東西需要證明,與競爭對手的機器一樣,這些機器都是高度定制的機器,幾乎沒有人知道如何編程。量子計算的回報可能還需要幾年時間才能看到,這是一個足夠大的挑戰,以至于懷疑者仍然存在。在谷歌宣布2019年實現量子計算性能里程碑“量子霸權”后,法國蒙彼利埃大學物理學家米歇爾·戴亞科諾夫(Michel Dyakonov)說:“我不相信它們會變得實用?!?

  離子阱量子計算機

  霍尼韋爾十年前開始探索量子計算,并在五年前認真推出了一個計劃。該公司的七臺計算機由科羅拉多州博爾德市外的一個約100人的團隊開發,使用一種名為陷阱離子量子比特的方法。有了它,激光器就可以操縱單個帶電的鐿原子,這些原子被安置在無氣室內的H型設備中。這些鐿離子量子比特的相互作用構成了計算的基礎。

  圖2:霍尼韋爾的量子計算機沿著名為H阱的設備的中心,將被稱為量子比特的處理元素存儲在一行中。該公司正在研發看起來更像柵格而不是直線的第二代機器。

  囚禁離子量子比特使霍尼韋爾的機器能夠更容易地添加量子比特,以獲得更大的計算能力,這在谷歌和IBM的設計中并不簡單。它還通過量子比特之間更好的連接以及在量子比特受到干擾和必須重置之前持續更長時間的計算來提高計算能力。

  這些屬性(量子比特數、連通性和壽命)是IBM創建的量子計算性能衡量標準中的重要因素,稱為量子體積。IBM的最高量子體積分數是32,這是一臺28量子比特的機器所能達到的分數。

  霍尼韋爾擁有一臺4量子比特的機器,量子體積為16,這一分數表明,不同的硬件選擇提供了不同的方式來實現特定的量子體積?;裟崳ざ玖孔詠餼齜槳敢滴褡懿猛心帷の諤乩?Tony Uttley)說,該公司預計在三個月內達到64個量子數量,并在10年內以每年10倍的速度增加這個數字。

  IBM多年來一直在進行高調的量子計算努力,該公司表示,它很高興霍尼韋爾采用了其量子計算性能的測量方法。IBM在一份聲明中說,它的競爭對手正在展示出“令人興奮的新進展”。

  適應性計算

  與競爭對手的量子計算機相比,霍尼韋爾的設計另一個重大區別是,其量子計算機可以在中途改變計算,這是一種名為“中路測量”的功能。它就像計算機的“如果然后”決策點,可以在不同的情況下沿著不同的路徑發送計算結果。這為量子算法開辟了新的可能性。

  未來研究公司(Futurum Research)分析師丹尼爾·紐曼(Daniel Newman)表示,這是量子計算制造商中的一個“獨一無二的差異化因素”。

  圖3:量子計算機看起來與傳統計算機截然不同。這組裝置控制著激光器,這些激光器與霍尼韋爾量子計算機核心的量子比特相互作用

  一家名為IonQ的量子計算初創公司也在使用囚禁離子的方法。谷歌和IBM以及另一家名為Rigetti Computing的初創公司正在使用超導量子比特,這是一種被冷卻到超低溫的小電路,以至于它們完全沒有電阻地導電?;褂釁淥牧孔蛹撲閔杓?,包括微軟的拓撲量子比特,它的設計是為了提高量子比特在計算失敗之前可以持續的時間。

  霍尼韋爾的設計

  霍尼韋爾在Arxiv在線存儲庫發表的一篇論文中詳細介紹了它的設計方法,這一舉措符合當今量子計算領域盛行的某種程度上的學術文化。

  霍尼韋爾的機器將通過微軟的Azure量子計算云服務提供,但該公司也計劃直接提供訪問。與霍尼韋爾合作的公司包括摩根大通(JPMorgan Chase),不過霍尼韋爾不愿詳細說明雙方合作的條款。

  摩根大通沒有對與霍尼韋爾的交易置評?;裟崳ざ灰資橇孔蛹撲愕睦┱?,建立在與IBM的另一項交易的基礎上,但該行表示,預計將使用量子計算機來優化金融投資組合和檢測欺詐行為。到目前為止,這項工作仍處于研究階段。

  摩根大通未來應用研究與工程實驗室董事總經理、前IBM量子計算機專家馬爾科·皮斯托亞(Marco Pistoia)表示:“作為研究人員和科學家,我們有義務在新的、有前途的技術出現時進行探索?!?

  霍尼韋爾預計,在自己的業務中使用量子計算機也會受益。烏特利說,量子計算機將幫助該公司模擬對化學和材料科學有用的分子、執行對石油和天然氣行業有用的優化計算以及執行對航空航天有用的AI工作。

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