被調侃為(wei) “口罩廠”的霍尼韋爾，9個(ge) 月打破3次量子計算領域紀錄。

而就在剛剛，它把自家“殺手鐧”的細節內(nei) 容發布到了Nature。

而也就是在大約1年前，霍尼韋爾“高調”宣布：

將憑借不同於(yu) 市場上任何技術，進入量子計算賽道。

在關(guan) 鍵的量子計算基準上，比擁有更多量子比特的量子計算機，表現得要更好。

霍尼韋爾所憑借的，到底是怎樣的一個(ge) 獨門絕技？

霍尼韋爾的“殺手鐧”

在量子計算這片“江湖”中，論最主流的“功夫”，可能就要數微型超導線圈了。

這也是各家大公司所青睞的方法，例如 IBM 和英特爾。

穀歌在 2019 年打造的超導量子計算機，還首次執行了經典計算機做不到的任務，並宣稱量子優(you) 越性，一時可謂風光無兩(liang) 。

而霍尼韋爾憑借所宣稱的“獨門秘籍”，也頻頻刷新著量子體(ti) 積的紀錄：

2020年6月，發布第一個(ge) 商業(ye) 量子計算係統——H0型係統，64 量子體(ti) 積，是當時其他係統的 2 倍。

2020年9月，發布的H1型係統打破自己的紀錄，達到 128 量子體(ti) 積。

2021年3月，H1型係統實現了 512 量子體(ti) 積，成為(wei) 目前為(wei) 止量子體(ti) 積最大的商用量子計算機。

（注：量子體(ti) 積，是IBM提出的一個(ge) 專(zhuan) 用性能指標，用於(yu) 測量量子計算機的強大程度。）

9 個(ge) 月刷新 3 次紀錄，霍尼韋爾所憑借的方法，正是離子阱（Ion Trap）。

與(yu) 微型超導線圈不同的是，這種方法將單個(ge) 離子作為(wei) 量子位元（qubit），並通過激光來操縱其狀態。

當然，市場上采用這種方法並不止是霍尼韋爾一家，例如還有IonQ。

IonQ使用激光，可以讓它的計算機同時對多個(ge) 量子位元進行操作，本質上來講，這就允許任意 2 個(ge) 量子位元在係統中執行一個(ge) 任務，並建立一個(ge) 複雜的糾纏係統。

這就和使用超導電路的量子計算機產(chan) 生了鮮明的對比：每個(ge) 量子位元通常隻與(yu) 其最近的“鄰居”直接相連。

但它之所以聲稱“與(yu) 眾(zhong) 不同”，關(guan) 鍵是在於(yu) 打造離子阱計算機的方法。

霍尼韋爾的方法，也允許任意 2 個(ge) 量子位元相互連接，但它是通過物理上移動彼此相鄰的離子，允許一個(ge) 光脈衝(chong) 同時擊中它們(men) 倆(lia) 。

這是因為(wei) 霍尼韋爾的離子阱，並不是由靜態的磁場排列而成，相反，是由 192 個(ge) 可以獨立控製的電極產(chan) 生。

如此一來，霍尼韋爾的設備就可以在磁場強度不同的地方，創建一個(ge) 離子更願意“駐留”的位置，也就是勢阱（Potential Well）。

改變這些電極中的電荷，可以讓勢阱在線性裝置中上下移動，而離子也會(hui) 簡單地隨之移動。

而後通過合並 2 個(ge) 勢阱，可以將它們(men) 所含的離子聚集在一起，使一個(ge) 操作同時影響到它們(men) 兩(liang) 個(ge) 。

當這一過程完成後，就可以將井（well）分開，把離子帶回到原來的位置。

在這篇論文中，霍尼韋爾還給出了一組硬件的性能數據：

將一個(ge) 離子從(cong) trap的一端傳(chuan) 送到另一端，所需的最大時間是 300 微秒。

如果運輸過程中出現了錯誤，例如量子位元發送到了錯誤的位置，就會(hui) 被係統檢測出來，而後重置整個(ge) 過程。

但霍尼韋爾表示，這樣的錯誤極其罕見—— 1 千萬(wan) 次操作中，隻能檢測出 3 次傳(chuan) 輸故障。

但也並非完美

霍尼韋爾也明確了其方法所存在的瓶頸：

電壓生成器（voltage generator）產(chan) 生的噪音

係統自發的噪音

對此，霍尼韋爾表示：

能夠解決(jue) 任何一個(ge) 瓶頸，都能讓性能得到提升。

……

而回歸到這篇論文本身，它是對霍尼韋爾 1 年前所宣布工作的一個(ge) 細節說明，經過漫長的過程，得到了同行評審的認可。

也正如外媒所評價(jia) ：

論文中所述的係統，在同行評審期間可能已經變得“陳舊”，但也讓我們(men) 感受到了這個(ge) 領域發展之快。

參考鏈接：

[1]https://arstechnica.com/science/2021/04/honeywell-releases-details-of-its-ion-trap-quantum-computer/

[2]https://www.nature.com/articles/s41586-021-03318-4