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纳米科学|博客
参见数字量子计算-问答

探索经典计算和量子计算之间的一致性将如何帮助塑造科学发现的未来,减少布线和提高量子比特计数。

Matthew Hutchings博士,联合创始人Seeqc本月早些时候,牛津仪器纳米科学工程bob平台下载手机版总监马特·马丁(Matt Martin)与他讨论了Seeqc的使命,经典计算和量子计算之间的重要关系,该领域的短期和长期目标,以及我们可以期待在未来看到的东西。


“我们正在利用经典计算的能力来支持量子计算的能力,创建一个由强大的经典计算机和强大的量子计算机合作的混合系统。”

你能告诉我们更多关于Seeqc的事情吗?

Seeqc是从Hypres(世界商业超导系统的领导者)分离出来的,并以将世界上第一个使用快速单通量量子(RSFQ)逻辑的超高速数字超导技术商业化而闻名。我们是全球唯一的多层商用超导体芯片代工厂之一,投资超过1亿美元,拥有26名员工和重要的专利组合,提供完整的超导体计算系统。

在Seeqc,我们将量子计算视为一个全球性的机会,并最终与各种全球合作伙伴和政府机构合作。我们的总部设在美国,在英国和欧盟有重要的研发业务,我们与世界各地的学术团体合作。我们团队大约四分之一的成员在英国,与牛津仪器纳米科学等组织一起从事令人兴奋的项目。bob平台下载手机版

我们目前面临的哪些问题是QC可以解决的?

我们目前面临的一个问题是关于药物发现和药物建模的。两者都变得越来越困难,我们越来越依赖实验室测试来构建和确保发现发挥应有的作用。例如,在经典计算机上复制青霉素分子需要10的86次方位的计算,这是一个很大的数字。但是,你可以通过复制10的86次方位系统来创造286个完美的量子比特,从而重新创造一个青霉素分子。

然而,构建完美的量子比特并控制它们是极具挑战性的,这就是为什么一直有关于它的研究。我们知道,我们可以制造“噪声量子比特”,并使用更大的系统来编码完美的逻辑量子比特,因此,人们发现,一旦你有足够多的噪声量子比特,你就可以编码逻辑或更完美的量子比特。

近期在做什么?

我们正在使用经典计算的能力来支持量子计算的能力,创建一个由强大的经典计算机和强大的量子计算机合作的混合系统。如果你能很好地配合这两项发明,你可以想出聪明的方法来映射算法,在量子计算上做计算困难的比特,而在经典计算机上做其余的应用程序。

有了这种聪明的算法思维,我们可以在化学、材料科学、机器学习和金融等领域瞄准一些令人兴奋的应用,并在算法领域做一些真正有影响力的工作bob综合app官网登录。回到药物发现,药物本身是更大的分子,这意味着它们可能需要更大的计算机来模拟。然而,这些算法技术的巨大进步,我们可以通过更好地将量子计算机嵌入经典计算中来获得更大的能量,这可以让我们把这些令人兴奋的应用带到更近的未来。bob综合app官网登录

这个领域的工作历史是怎样的?

在这个算法领域有大量的工作要做。早在20世纪40年代,房间大小的经典计算机必须由人来操作,手动插拔开关。这是一堆杂乱的电缆,也是操作人员保护和控制计算过程中微妙部分的责任。谷歌公司生产的当今最先进的量子计算机也有类似的类比,有大量的线路和复杂性,仍然需要精细的控制。直到仙童发明了集成电路,然后是英特尔,才真正推动了这项技术的发展。

BM有一个很棒的路线图来扩展这种类型的量子计算机,在一个大壕沟里建造一个量子计算冰箱。然而,这不仅是一项具有物理挑战性的工作,而且是一种更强力的扩展方法,实际上,更好的方法是弄清楚如何使系统本身更具可伸缩性。第二种方法是将不同的冰箱和不同的电脑连接起来。这个想法来自Andreas Wallraff的团队,他们用超导的方式连接两个相距5米的量子计算芯片。然而,他们真正做的是把这个概念做得更大、更复杂,在我们看来,这并不是实现商业上可扩展的量子计算机的答案。

Seeqc在这里做什么?

我们知道,传统的计算机并不是通过放大来实现商业化的,这就是为什么我们围绕集成电路重新思考技术。我们现在正在研究第三代超导控制模块,它可以数字地完成所有的量子比特控制和读取,并将其提取和集成到这个芯片上。然后,我们使用专利技术将其与量子位相结合,以保持量子位性能,这样做,我们创造了我们认为是量子计算时代的集成电路。

我们的数字控制器允许我们降低系统的复杂性,包括插入这个芯片的电线和系统的数量(接下来有更多)。这是因为数字技术使我们能够比模拟系统更好地多路复用系统。模拟系统本身就很难从环境噪声中稳定下来,因此,通过在量子位上有一个数字接口,我们可以极大地降低环境和使用的错误率,从而创建一个更可制造且更具成本效益的系统。

未来更大的前景是什么?

我们需要制造一个可制造的量子计算系统。超导量子计算机以千兆赫兹的速度运行。为了让经典逻辑跟上量子逻辑,它需要运行很多得更快。兆赫兹的速度,传统计算机架构在冷却到量子比特的极端温度时的运行速度,并不能达到这个速度,这就是为什么我们建造了运行在10ghz的超导技术,这样它们就能跟上速度。

回到早期经典计算时代的规模问题,当时贝尔实验室的负责人创造了“数字暴政”这个短语。这意味着每加一点,就得加一根线。今天的量子计算机也有类似的布线开销问题,但Seeqc的集成芯片允许你在每个量子比特上添加更少的电线。我们可以建造一个一百万个量子比特的处理器,就像牛津仪器纳米科学公司今天在低温支持技术上建造的那样,bob平台下载手机版这更像是一个技术创新的问题。

我们希望获得更快的速度、更低的延迟和更低的功耗,这意味着一个更易于制造和更具有成本效益的系统。客户不会在自己的量子计算机上花费数亿美元,所以我们需要让每个人都能更容易地使用量子计算系统。


访问他们的网站:https://seeqc.com/

马修·钦斯

马修·哈钦斯博士