全球首台常温量子计算机启动！量子计算是目前最令人兴奋（和炒作）的研究领域之一。在这方面，德国和澳大利亚的创业公司QuantumBrilliance最近做了一件大事。世界首台基于金刚石的室温量子计算机在遥远的大洋洲成功安装！全球首台商用室温量子计算机简单来说，华晨量子的量子计算机既不需要绝对零，也不需要复杂的激光系统。那么，为什么室温值得一谈呢？量子计算系统背后的基本思想是，量子比特不仅可以处于“1”或“0”的状态，还可以处于某种称为“叠加态”的组合。这意味着两个量子比特可以处于“01”、“10”、“11”和“00”的叠加状态，从而可以表示更多的状态和数据。但问题来了。这些系统对其环境仍然非常敏感，量子位只能在非常有限的时间内保持给定的叠加状态，这就是“相干时间”。有限的相干时间会导致量子位执行的计算出现错误。在传统的量子计算机中，需要特殊的冷却方法来保证量子相干性，而室温下的量子计算机则可以省略这一步。量子相干性，或者换句话说，粒子必须表现得像波（波动性）的特性，是所有量子效应的基础。那么，Pawsey是如何实现量子计算机在室温下运行的呢？这是华晨量子独有的量子计算方式。他们利用了合成金刚石中天然存在的氮空位中心，而不是使用传统的离子链、硅量子点或超导传输量子位。氮空位是指由与空位相邻的替代氮原子组成的金刚石晶格中的缺陷。这些氮空穴中心具有光致发光的能力，可以根据发射光的特性读取量子比特的自旋，不再需要直接与量子比特相互作用。许多技术，例如磁场、电场、微波辐射和光，都可以用来直接操纵氮空穴的电子自旋。具有氮空位的金刚石晶格结构根据该公司此前发布的白皮书，一台在室温下运行的金刚石量子计算机由一系列处理器节点组成。每个处理器节点都包含一个氮空位(NV)中心和一组核自旋：一个本征氮核自旋和最多四个邻近的13C核自旋杂质。核自旋充当计算机的量子位，氮空穴充当量子总线，调解量子位的初始化和读出，以及节点内和节点间的多量子位操作。2021年，展示的初始化和读出保真度超过99.6%，而单量子位和双量子位门控保真度分别超过99.99%和99%，相应的门控时间约为10微秒。工作表明，采用更先进的量子控制技术，闸门保真度可超过99.999%，闸门运行时间可低于1微秒。由于注入掩模制造和注入离子散射的限制，使用现有的“自上而下”氮离子注入技术来创建NV中心无法实现这种精度水平。QuantumBrilliance的一项关键发明是一种“自下而上”的原子级精确金刚石制造技术，该技术通过表面化学和光刻技术规避了这些限制。另一项重要发明是集成量子芯片，将金刚石量子计算机的电、光、磁控制系统小型化、集成化。不过根据白皮书，该系统只有5个量子位，与谷歌的72个量子位显然相去甚远。量子加速器+超级计算=？大多数量子计算工作现在都是在IBM的Quiskit和Nvidia的cuQuantum计划等平台上的模拟环境中完成的。而且，目前量子计算机的主流是大型机。规模大是指规模。现有产品通常占地数平方米，甚至一个房间那么大。这是因为各种量子硬件限制了大型机的尺寸，因为它们是大型、易碎的机器，需要超低温和/或超低压以及复杂的控制系统才能运行。如果没有室温量子计算机，世界各地的每个超级计算和云计算设施都会有几台量子大型机，但不可能将它们扩展到可以广泛使用的程度。在超级计算中心部署室温量子计算机将使研究人员能够真正利用现场计算、维护和集成。同时，与Pawsey超级计算研究中心的合作也旨在通过建立一个初始混合环境来加速量子与经典系统的配对，该混合环境可以诊断瓶颈并对量子经典集成进行可能的改进。Pawsey执行董事MarkStickells表示，将量子加速器集成到HPC架构中将帮助其4,000名研究人员更多地了解这两个系统如何协同工作。这将提供一个可以展示真实世界应用的试验台，这样我们的研究人员就可以更有效地工作——推进量子科学并加速未来的研究。“这是迈向混合计算未来的关键一步。”斥资过亿：新加坡打造首台量子计算机5月31日，在新加坡举行的亚洲科技x新加坡展上，副总理、经济政策统筹部长兼国家研究基金会主席王瑞杰宣布正式启动量子工程计划(QEP)。新加坡将联合三个国家平台，发展量子计算、量子安全通信和量子设备制造方面的能力。根据新加坡的研究、创新和企业2020计划，该计划将在这三个平台上投资2350万新元（约合人民币1.14亿元），期限长达3.5年。这些平台将得到整个研究界的进一步支持。三个国家级量子平台由新加坡国立大学（NUS）、新加坡南洋理工大学（NTUSingapore）、新加坡科学技术研究局（A*STAR）和新加坡国家超级计算中心（NSCC）赞助，即：国家量子计算中心——通过产业合作，发展量子计算能力，探索应用；NationalQuantumFabless——支持量子设备和使能技术的微制造技术；国家量子安全网络——在全国范围内进行量子安全通信技术试验，旨在加强关键基础设施的网络安全。国家量子计算中心(NQCH)NQCH将汇集新加坡国立大学和南洋理工大学量子技术中心(CQT)团队、A*STAR高性能计算研究所(IHPC)和新加坡国家超级计算中心(NSCC)的专业知识，以及在新加坡建立量子计算生态系统的资源。位于A*STAR材料研究与工程研究所(IMRE)的国家量子无晶圆工厂(NQFF)将支持QEP的三大支柱，即量子计算、通信和传感，以及量子器件的微纳米制造。它还将开发与新加坡在量子技术生态系统中的战略需求相关的使能设备。国家量子安全网络(NQSN)于2022年2月宣布，NQSN将在全国范围内进行量子安全通信技术试验，为关键基础设施和处理敏感数据的公司提供强大的网络安全。该倡议由CQT与新加坡国立大学和南洋理工大学牵头，有超过15个私人和政府合作者。对此，新加坡国立大学CQT主任、NQCH首席研究员JoséIgnacioLatorre教授评论说：“量子计算即将到来。问题不是‘何时’，而是‘谁将准备好使用这项技术’’”
