2021年2 月三星與Imperial CollegeLondon 展開新一輪合作項目，欲藉由霍尼韋爾（Honeywell）打造的量子計算機System Model H1 解決開發(fā)電池遇到的計算難題，以改善電池設(shè)計。

量子計算機與云端運算結(jié)合將成為主流商業(yè)模式

由于量子計算機擅長特定運算，在巨量數(shù)據(jù)分析、選擇最佳解方面極具效益，但是面對一般企業(yè)IT 運算需求或個人運算需求時，量子計算機并不比傳統(tǒng)電腦有優(yōu)勢。再者，目前制造量子計算機的技術(shù)門檻甚高，供應(yīng)商有限，售價也相當(dāng)昂貴，預(yù)期數(shù)年內(nèi)仍難以大舉入市，因此預(yù)期量子計算機的主流商業(yè)模式是將量子計算機與云端運算結(jié)合，對外提供運算服務(wù)。

如當(dāng)企業(yè)端有即時巨量數(shù)據(jù)分析需求時，可提交給云端運算服務(wù)商進行量子運算，服務(wù)商再將分析結(jié)果與最佳解交付企業(yè)端；或者是當(dāng)企業(yè)端提交給服務(wù)商的運算需求，由傳統(tǒng)電腦處理可能不盡理想，服務(wù)商也可提供額外的量子運算服務(wù)。上述三星與Imperial College London 合作項目，即是利用霍尼韋爾 的量子計算機與云端服務(wù)來探索電池設(shè)計解決方案。

初步實驗

三星與倫敦帝國理工學(xué)院物理系理論量子信息科學(xué)系主任金明希（Myungshik Kim）教授以及他的團隊約翰內(nèi)斯諾爾（Johannes Knolle），喬沃弗羅什（Joe Vovrosh），克里斯塞爾（Chris Self），基蘭科斯拉（Kiran Khosla）和阿利斯泰爾史密斯（Alistair Smith）一起研究了早期量子算法。該研究小組創(chuàng)建了一個相互作用的自旋模型動力學(xué)的模擬，該模型是用于檢查磁性的數(shù)學(xué)模型。

他們在霍尼韋爾的系統(tǒng)模型H1上進行了實驗， H1是霍尼韋爾最新一代的離子阱量子計算系統(tǒng)

霍尼韋爾量子計算機

霍尼韋爾的H1擁有10個完全連接的量子比特，可以達到128的量子體積，采用了量子電荷耦合件（QCCD）架構(gòu)，可在其整個生命周期內(nèi)進行快速升級。H1除了保持單量子比特門保真度≥99.97％和兩個量子比特門保真度≥99.5％，還增加了可用的量子比特數(shù)，用戶預(yù)計測量串器M擾誤差為0.2%（目前商用系統(tǒng)上測得的最低值），具有“中間電路測量”和“量子比特重復(fù)使用”的特性。

突破新極限

復(fù)雜的模擬要求H1運行“深層電路”，并使用多達100個雙量子比特門來支持計算。

典型的量子算法由幾個單量子比特門和雙量子比特門組成。雙量子比特門，即兩個獨立的量子比特之間的量子操作，提供了量子比特之間的糾纏，這使得量子計算比傳統(tǒng)的超級計算機更強大，但這些量子操作也更難使用，而且成本更高。量子電路的復(fù)雜性通常可以根據(jù)雙量子比特門的數(shù)目來估計。

Kim 教授表示，霍尼韋爾的量子計算機表現(xiàn)良好，收集的數(shù)據(jù)符合他們對該模型的預(yù)期考慮到算法所需的電路深度，數(shù)據(jù)令人鼓舞

解決問題的未來

霍尼韋爾量子解決方案總裁Tony Uttley表示，該項目不僅使三星和倫敦帝國理工學(xué)院的研究團隊受益，而且證明了霍尼韋爾System Model H1量子計算機可以高精度處理復(fù)雜算法，從而使研究人員相信他們的結(jié)果是正確的，對于我們要利用量子計算的能力來解決現(xiàn)實世界中的問題非常重要。

當(dāng)今的量子計算機仍處于商業(yè)硬件的早期，這些系統(tǒng)經(jīng)常受到物理錯誤的困擾，這些物理錯誤降低了計算的效率。霍尼韋爾的H1利用離子阱量子比特來提供極高保真度的操作以及長時間保持量子信息的能力。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。盡管量子計算領(lǐng)域仍在發(fā)展，但企業(yè)開始探索這一領(lǐng)域并在其行業(yè)中規(guī)劃價值之路，具有戰(zhàn)略意義。

量子計算機的制造技術(shù)各異

目前主流量子處理器制造技術(shù)有離子井技術(shù)、超導(dǎo)體技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、光量子技術(shù)、拓樸絕緣體技術(shù)等5 種。

離子井技術(shù)優(yōu)點在于量子位元的穩(wěn)定度高，但不利于制造多個量子位元，且運行速度較慢，霍尼韋爾即為此技術(shù)先驅(qū)，2020 年11 月推出SystemModel H1 量子計算機已搭載10 量子位元處理器。超導(dǎo)體技術(shù)在制造多個量子位元方面具優(yōu)勢，但為了維持量子位元穩(wěn)定，必須使量子芯片處于絕對零度環(huán)境，Google、IBM 即采此技術(shù)。

半導(dǎo)體技術(shù)優(yōu)勢在于業(yè)界對制程技術(shù)的掌握度較高，惟不利于制造多個量子位元，且同樣須使量子芯片處在絕對零度下，英特爾正嘗試此技術(shù)。光量子技術(shù)不采用量子芯片，而是由激光、光子探測器與鏡片所構(gòu)成，中國科大即采用該技術(shù)；至于拓樸絕緣體技術(shù)制造的量子位元較不受外部環(huán)境變化影響，有助減少糾錯程序，惟仍處于開發(fā)階段，主要投入廠商為微軟。
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