百家号|量子前哨:100万量子比特,PsiQuantum要怎样实现?( 三 )


 这对控制电路布局以及只需4开尔文温度环境所降低的功率具有重要意义 。
 与许多其他初创量子计算公司一样 , PsiQuantum 是由已经深入量子计算领域进行数十年研究的业内人士创立 , 他们已经证明 PsiQuantum 的线性光学量子计算 FBQC 路线有实用价值 。 在布里斯托尔大学读博期间 , Shadbolt 参与了在光子芯片上运行变分量子本征求解器 (VQE) 的首次演示 。
 他认为 , PsiQuantum 面临的最大挑战是围绕众所周知的光学技术开发制造新的量子技术和系统架构 。 该公司认为 , 拥有像格芯这样的一级半导体晶圆代工厂商合作伙伴是明智之选 。
 你可以深入了解光子学架构的所有细节 , 以及所有零碎的部分如何组合在一起 。 但光量子计算的重点在于组件网络非常复杂——各种模块结构以及多路复用策略、资源态生成方案和干涉仪设备支持等——它们都只是由分束器、开关、单光子源探测器组成 。 这有点像在传统的 CPU 中 , 你可以用显微镜检查缓存和 ALU 的结构以及其他任何逻辑单元 , 但在它们下面只有晶体管 。 同样的道理 , 我们的产品研发也需要半导体工艺支持 。
 任何量子计算机最终都需要实现数百万个量子比特 , 而数百万个量子比特不适合集成在单个芯片中 。 所以提到成堆的芯片 , 实际上可能有数十亿个组件 , 而且它们都需要比最先进的技术还要更好地工作 。 这让我们不断进步 , 即再次将这些不同的组件重新排列成更高效、更复杂的网络 , 与 CPU 架构非常相似 。
 它是我们 IP 中非常关键的部分 , 而且它没有速率限制 , 一旦我们有了先进的制造技术 , 改变芯片上的组件网络也不会很昂贵 。 我们不断推动并改进架构开发 , 使其提效 150 倍以上 , 甚至远超于此 。 例如 , 我们只通过多数量级的架构改进就缩小了机器的尺寸 。
 大型、昂贵、缓慢的开发部分在于由纽约的格芯制造高质量的组件 。 我们已经将单光子源和超导纳米线、单光子探测器放入制造引擎中 。 我们可以制造300mm的晶圆 , 晶圆上集成了数以万计的组件 , 包括一个全硅光子学 PDK(工艺设计套件) , 以及一个非常高性能的单光子探测器 。 这就是真正的进步 , 让我们离建造一台量子计算机更进一步 , 因为这让我们能够建造数百万到数十亿个组件 。
  百家号|量子前哨:100万量子比特,PsiQuantum要怎样实现?
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PsiQuantum FBQC 处理器(图片来源:HPC Wire)
Shadbolt 说 , 真正的先进系统将迅速跟随制造技术的进步而发展 。 与其他量子计算公司一样 , PsiQuantum 正与潜在用户密切合作 。 大约一周前 , 它与梅赛德斯-奔驰发布了一篇联合论文 , 讨论了锂离子化学的量子计算机模拟 。 如果 PsiQuantum-GlobalFoundries 工艺在 2025 年左右准备就绪 , 那么百万量子比特系统(100个逻辑量子位)的实现还会远吗?
 Shadbolt 说 , 一旦过程完全开发 , 事情就会很快发生 。 他指出 , 量子计算机的商业模式有三种:销售量子计算机、销售时间服务和销售基于量子计算机制定的解决方案 。 PsiQuantum正在探索上述所有方面 , 他说 。
 针对这一点 , 我们的客户名单也在不断增长——制药公司、汽车公司、材料公司、大银行——他们都在咨询量子计算机可以为他们做些什么 。 需要理解的是 , 我们所做的主要是容错资源计数 。
 Shadbolt 说:这意味着我们要与他们的技术团队合作研发算法或深入了解他们的技术需求来帮助他们解决实际问题 。 现在 , 我们正将其转化为适用的量子算法和子程序 , 还为将在该融合网络上运行的普通容错门进行编译 。
 参考文献:
 "量子计算的融合架构"
 "使用线性光学构建纠缠光子态"
 "交织:容错光量子计算的模块化架构"
 以及PsiQuantum 各种公开发表论文和公开演讲的幻灯片/图表.
 参考阅读:
 交织:容错光量子计算的模块化架构论文中对 PsiQuantum 量子计算的融合架构系统的描述
 有用的容错量子计算机需要大量的物理量子比特 。 量子计算机通常设计为执行门和测量的静态量子比特阵列 。 光子量子比特需要不同的构建方法 。 在基于光子融合的量子计算 (FBQC) 中 , 主要硬件组件是资源态发生器 (RSG) 和通过波导、开关连接的融合设备 。 RSG 产生数个光子量子比特的小纠缠态 , 而融合设备是在不同资源态之间进行纠缠测量 , 从而执行计算 。 此外 , 光纤等低损耗光子延迟可以用作固定时间量子存储器 , 如同时存储数千个光子量子比特 。