我们有更多的量子计算机,如果不是那么难找到该死的电缆

量子机器将在计算领域实现下一次重大飞跃,但研究它们的研究人员无法轻松获得他们所需的一些奇特组件

转到MIT Technology Review的个人资料 麻省理工学院技术评论 BlockedUnblockFollow继1月17日

照片:Keegan Houser /加州大学伯克利分校

由马丁吉尔斯

Blake Johnson花了很多时间思考超导电缆和过冷电冰箱等事情。作为量子计算机创业公司Rigetti Computing的量子工程副总裁,约翰逊负责寻找和获取将机器组合在一起所需的组件。

这是具有挑战性的,因为曾经是一种深奥的实验性技术正在变得更像是由IBM,谷歌和中国的阿里巴巴等大公司以及像Rigetti和IonQ等雄心勃勃的初创公司所倡导的主流产品。因此,在一些关键领域,需求的增长速度远快于供应。

例如,可能需要几个月 - 有时一年或更长时间 - 才能获得专门的稀释冰箱,这些冰箱可以冷却到比外太空更冷的温度,以帮助创造量子比特或量子比特,这是关键量子计算机的力量。约翰逊说,另一个阻塞点是传输控制量子比特的微波信号所需的专用布线。

获得某些组件所需的较长的交付时间阻碍了进展。加州大学伯克利分校的教授Irfan Siddiqi说:"这减慢了团队在该领域的研究中并行工作的能力。"

异国情调的技术

令人头疼的一个重要原因是量子计算机无法使用为经典机器开发的大部分基础设施。 "他们基于异国情调的原则,这意味着他们拥有非常奇特的硬件,"马里兰大学教授, IonQ首席执行官克里斯·门罗

与可以表示 10的 经典位不同,量子位是诸如原子或电子之类的粒子,它们可以同时占据 10 的量子态,仅在测量它们时才具有确定的值。他们也可以通过一种称为纠缠的神秘过程相互影响。

有一天,这些属性可以使量子机器甚至超过最强大的经典超级计算机。但是生成和管理量子比特仍然是一个巨大的工程挑战。

与Google和IBM一样,Rigetti专注于使用电流流过冷却到极端温度的超导线,这解释了对稀释冰箱的需求。问题是这些巨大的气瓶,每个成本在50万美元到100万美元之间,是定制的,研究人员说只有少数公司,如芬兰的BlueFors和英国的牛津仪器公司,正在生产高质量的气瓶。

冰箱还需要一种用于过冷的气体组合,包括氦-3,这是氦气的同位素,约翰逊称这种同位素"难以忍受"。它通常是核研究和政府运营的武器计划的副产品,它们严格控制可用性。天然气非常稀少,冰箱所需的成本高达40,000美元。

电缆公司

然后是那些带有用于控制量子位的信号的超导电缆。它们专门设计用于传导非常少的热量,因此它们不会破坏量子位于冰箱内的微妙量子状态。约翰逊表示只有一家主要制造商供应它们,一家名为Coax Co.的日本公司。

量子计算机可以通过其他方式构建,不依赖于低温技术,但这些都面临着自己的挑战。例如,Monroe的公司将单个原子捕获在超高真空室中的硅芯片上的电磁场中。然后使用激光来控制原子量子位。

为了使该过程起作用,芯片上必须有少量的金沉积物。但是,标准硅制造工厂或晶圆厂并未设立用于处理此类专业要求。 IonQ正在组建一个团队来开发自己的设计,并鼓励外部人士制作它们。

加州大学伯克利分校的Siddiqi表示,他将在本月晚些时候在硅谷召开的大型电子元件活动DesignCon等会议上发表演讲,以鼓励更多公司对量子产业产生兴趣。 推动量子信息科学的新的美国国家计划 ,以及欧洲的类似 计划也可能刺激潜在供应商之间的更多活动。

初创公司也可以提供帮助。荷兰的一家年轻公司Delft Circuits已经在开发技术来帮助监测和控制量子比特,包括一些用于传输微波信号的专用电缆。

其首席技术官Jakob Kammhuber表示,虽然量子计算机目前正在扩展到大约100个量子位,但这个数字必须大幅增加才能使机器真正有用,并且很快就需要创新的硬件解决方案来控制它们。

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