作者：Maurizio Di Paolo Emilio

華晨量子將在Pawsey超級計算中心安裝基于鉆石的量子加速器。利用合成鉆石技術，昆騰華晨是一家由澳大利亞國立大學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)在正在使用的復雜冷卻和激光系統(tǒng)變得不必要。當前的技術可能是通向市場的解決方案的窗口。

華晨量子首席科學官馬庫斯·多赫蒂（Marcus Doherty）對EE Times表示：“作為帕西量子先驅計劃的一部分，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，以開發(fā)各種應用市場中的量子應用?！?/p>

Pawsey超級計算中心以從事干涉測量工作的天文學家澳大利亞科學家Joseph Pawsey的名字命名。該中心從事射電天文學，能源和工程學的研究。

Doherty補充說：“量子加速器的有希望的應用包括：大規(guī)模并行化的量子加速器，用于模擬分子動力學，從而為藥物設計，化學合成，儲能和納米技術帶來重大好處；邊緣計算，量子加速器可以集成在計算資源有限的移動設備中，從而在國防和醫(yī)療設施以及自主和太空技術中實現(xiàn)了卓越的圖像和信號處理?！?/p>

鉆石可能代表了量子計算機實際實現(xiàn)的轉折點之一，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無需改變其結構即可讀取的量子位，這是阻止量子計算機變得實用的主要問題之一。以此方式，可能創(chuàng)建和使用能夠存儲量子位的基于菱形的存儲器。

Doherty指出，我們可以在環(huán)境條件下使用Diamond進行量子計算的三個原因：

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

鉆石的極端性能和工程設計。由于合成鉆石的極高硬度和純度，幾乎沒有來自熱振動和磁性雜質的噪音。因此，NV中心的電子自旋和核自旋量子位幾乎沒有退相干（在任何固態(tài)電子自旋下，它的相干時間最長）。這樣可以實現(xiàn)計算機的高保真操作。

室溫微波和寬帶光學控制的簡單性和魯棒性。這使量子計算機極大地小型化，最終可以達到GPU加速卡的大小。

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

與Google和IBM等技術巨頭開發(fā)的量子計算機相反，昆騰華晨的愿景是將量子計算開發(fā)為一種日常技術，該技術可以部署在數(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“量子開發(fā)套件（QDK）”的本地全棧量子計算系統(tǒng)。QDK是一款小型量子計算機，可滿足客戶當今對量子硬件現(xiàn)場訪問的需求。QDK是國際上獨一無二的產品，它是客戶能夠物理擁有和托管自己的僅有的少數(shù)量子計算機之一。QDK可以在室溫下運行，降低成本，降低能耗，并且與客戶現(xiàn)有的基于機架的數(shù)據(jù)中心基礎架構兼容，從而降低了客戶進入市場的門檻?！?/p>

超級計算機中的加速器量子（來源：Quantum Brilliance）

除了硬件外，Doherty還說，昆騰華晨提供了軟件體系結構和仿真器，以幫助用戶開發(fā)和測試用于量子加速器的集成和應用的軟件，并評估其當前和未來的性能?！?Quantum Brilliance當前的軟件架構基于XACC框架，該框架是由Quantum Brilliance的合作者在美國國家實驗室專門為量子加速器開發(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算機的詳細模型（例如，量子位拓撲，本機運算，錯誤和運算時間）以及在高性能計算系統(tǒng)上的可擴展性。這使用戶能夠以接近完全的量子比特數(shù)量體驗當前和未來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發(fā)和測試用于量子加速器集成和應用的軟件，并評估其當前和未來的性能?！?/p>

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

“如果將量子計算機的圖像從量子大型機切換到足夠小的量子加速卡以供您握在手中，那么您對如何使用量子計算機，將其應用于什么以及何時使用的想法它們將是有用的，并且會發(fā)生巨大變化?！?Doherty說。

Doherty補充說，您不會問“什么時候該量子計算機將勝過傳統(tǒng)的超級計算機”，而是問：“什么時候該量子計算機將勝過臺式計算機中的CPU或GPU？”您將不會問“如何重新設計超級計算機以容納量子計算機的設施”，而是會問“如何將數(shù)百個量子計算機集成到當前超級計算機的機架中？”，您甚至可能會開始問“如果我的衛(wèi)星會怎樣？ ，車輛，制造工廠或臺式計算機具有一個或多個量子計算機來加速某些任務或使某些任務首次實現(xiàn)？”

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

Quantum Brillance的長期目標是在五年內開發(fā)一個包含超過50 qubit的處理器，這大約相當于圖形加速卡的大小。因為他們的技術不需要稀釋冰箱，而且體積很小，所以他們相信它們可以服務于許多市場，包括邊緣計算和移動設備，這將對大型機量子計算技術構成挑戰(zhàn)。

編輯：hfy