造口罩的霍尼韦尔,想在 5 年内将量子计算机的速度提高 10 万倍

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03-05 17:19

「家里的口罩还剩两盒,赶快去上网看看口罩有货没货。」相信大部分人在电商平台上买口罩时,心中最优先的选择都是 3M 、霍尼韦尔品牌的 KN95 口罩。点开京东口罩排行榜,霍尼韦尔排在第二位,就连儿童用 KN95 口罩,评价人数都达到了一万以上,可见霍尼韦尔在口罩行业的影响力有多大。

但霍尼韦尔的主业其实并不是生产口罩,它是一家以航空航天事业、自动化设备、特性材料与技术为主的「世界五百强」企业。在这家公司内部,还有一支神秘的科研团队,他们既不做航天设备、更不做口罩,他们专攻属于未来的技术——量子计算。

▲ 霍尼韦尔的量子阱激光系统 图片来自:honeywell

今年 3 月 3 日,霍尼韦尔在官网上宣布:「得益于技术上的突破,我们有望在未来的 3 个月内推出世界上最强大的量子计算机,其量子体积(Quantum Volume)至少可达 64,是行业内竞品(IBM)的两倍。随后 10 年中每年以 10 倍的数量增长,在 2025 年,将量子计算机速度提升 10 万倍。」

霍尼韦尔研究量子计算并不是拍脑袋,它和计算机工业曾经有着很深的关联。几十年前,霍尼韦尔曾经进入过大型计算机市场,但随着 80 年代大型计算机市场的萎缩和 IBM 等竞争对手的强大压力,霍尼韦尔于 1986 年 9 月 24 日和日本 NEC 公司和法国国有计算机制造商 Groupe Bull SA 谈判,寻求出售计算机业务。

▲ IBM 量子计算机

但霍尼韦尔并没有放弃对前沿技术的跟踪,据部门总裁 Tony Uttley 透露,霍尼韦尔十年前就已经开始关注并研究量子计算的方向,并与五年前确定方向并启动计划,组建了一个大约 100 人的研究团队开始研究。

目前量子计算还没有出现统一的技术模式,几个主流玩家选择了不同的技术方案分头竞争。去年大出风头的 IBM 和 Google 采用了超导量子技术,微软选择了拓扑量子技术,英特尔选择了自己更擅长的硅量子技术,D-Wave 则使用了量子退火技术。

▲ Google 的量子计算机

霍尼韦尔则选择了离子阱这一技术,相比更成熟的超导量子位,离子阱的优势在于量子比特相干时间要长很多,可以执行高保真度的量子态测量与量子门操作。再加上理论上离子阱的中任意两个量子 bit 都可以相互作用,计算的准确率也比超导量子技术要更更高。当然,它也有需要大量激光干涉,计算速度较慢等问题。

▲ 目前主流量子计算机方案对比

霍尼韦尔开发了一个使用底切蚀刻金电极制造的二维离子阱,并将其放置在 12.6K 的超低温环境中,并将镱离子(171Yb+)钡离子(138Ba+)配对放入,其中镱离子是运算用量子比特,钡离子是协同冷却作用,这个量子计算机总共有四个量子位。

▲ 霍尼韦尔量子计算机元件 图片来自:honeywell

这四个量子位配合霍尼韦尔内部的独特算法,可以通过 FPGA 执行特定的量子电路,可以暂停量子计算并读取量子状态。在对结果进行分析后,选择不同路径再次计算,这有点像经典计算机中的「if」选择算法,对量子算法来说,这种计算模式开辟了新的可能性。

▲ 量子阱激光系统 图片来自:honeywell

当然,量子位数不是评估量子计算机性能的唯一标准。在测试中,霍尼韦尔引入了 IBM 的量子体积指标「将量子比特数、门和测量误差、设备交叉通信、以及设备连接和电路编译效率等进行综合计算,最后得出指标」。

计算后,霍尼韦尔宣布该架构中四个量子位就已经达到了 16 的量子体积,相比之下,IBM 量子体积纪录是 32 ,达成这一分数的量子计算机拥有 28 个量子位。

▲ 电场线圈 图片来自:honeywell

霍尼韦尔称,希望未来 3 个月后,霍尼韦尔开发的二维离子阱可以做到 64 个量子数,并在未来 10 年中以每年 10 倍的数量增长。

目前,霍尼韦尔的量子计算服务已经与微软 Azure 量子计算云对接,在云平台上就能获得服务。

▲  图片来自:honeywell

除了与微软合作外,霍尼韦尔还在和摩根大通合作,开发用可以在霍尼韦尔量子计算机上执行的量子算法。摩根大通研究室负责人透露:这一算法未来将用于优化财务组合和检测商业欺诈,但截至目前,该算法仍处于研究阶段。

不过现在就称霍尼韦尔是量子计算「新的霸主」还是太早了,和霍尼韦尔采用相同路线的创业公司 IonQ ,在两年前就已经用三维离子阱做到了 160 量子位。霍尼韦尔在这场未来的竞争中能否后来居上,还要看看三个月后它是否能实现自己的承诺。

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