DARPA 选定四家公司推进量子计算机工业化计划至 2033 年

美国国防高级研究计划局（DARPA）已将 Atom Computing、Diraq、IonQ 和 IBM 加入其量子基准测试倡议（Quantum Benchmarking Initiative，简称 QBI）的 C 阶段验证。晋身 C 阶段意味着这些公司将开始对其容错量子计算（FTQC）架构进行实体测试，该倡议计划在 2033 年推出工业规模的量子计算机。量子计算被认为是计算领域的下一个前沿，其有助于解决药物发现、材料研究和气候变化等问题。

传统计算机使用只能存储 0 和 1 数值的二进制比特，而量子计算机则使用量子比特（qubits），能同时存储 0 和 1 之间的多个值，甚至可以进行并行计算。这具有高度的优势，但也带来了一个新的计算挑战：大量错误的积累。科学家可以用多种方式创建量子比特，但高错误率仍然是制约大规模量子计算机的主要挑战。QBI 正在测试是否能在 2033 年推出这些计算机。

QBI 的三个阶段

QBI 包含三个阶段，每个阶段都是迈向发展容错量子计算机的重要里程碑。其第一阶段 A 评估公用事业规模的量子计算概念，以确定它们是否能在近期内实现。晋身 B 阶段的参与者向 DARPA 提交了研究和开发计划，阐述了所采用方法的风险及其计划采取的应对措施。在 C 阶段，参与者将通过实体测试、系统测量和实证验证来验证和确认其 FTQC 架构，并与政府合作。这既不是评估最佳量子计算技术的竞赛，也不是各公司之间的合作努力。

该计划的主要目标是确定哪些方法能在 2033 年达到公用事业规模，这意味着量子系统的计算输出价值超过其资本和运营支出。

四家公司各自方法

目前，DARPA 已将四家公司新增至 C 阶段，其中 Microsoft 和 PsiQuantum 已作为“未探索的公用事业规模量子计算系统”（Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing，简称 US2QC）的一部分，参与相似目标的试点计划。每家现在处于 C 阶段的公司使用不同的量子计算方法。

Atom Computing 使用中性原子作为量子比特，其提议的系统包含超过 1,200 个由光学夹持的中性原子阵列。Diraq 则使用硅自旋量子比特，这是被困在微小静电闸内的单个电子。该公司正寻求验证其在代工厂制造的 300 毫米晶圆，目标是在 2031 年之前在单块晶圆上放置超过两百万个物理量子比特。IonQ 使用被困的离子作为量子比特，最近推出了其 Superion 256 量子处理单元（QPU），该装置设计用于放入服务器机架，将评估其制造的便利性是否符合其公用事业目标。

IBM 在量子计算方面采取全栈方法，使用 transmon 量子比特作为其量子计算硬件，同时开发开源软件以操作该硬件并通过云端使其可及。

QBI 的执行董事 Micah Stoutimore 在一份新闻稿中表示：“量子计算领域正在迅速发展，我们越来越期望在 2033 年之前会有人建造出公用事业规模的量子计算机。我们尚不清楚哪一组团队或技术方法将能够达到这一目标。因此，QBI 正在根据各自的优势来评估每条路径，并持续引入有前景的新方法。”

量子计算的未来与挑战

量子计算被视为未来计算的关键，能解决多种复杂问题。DARPA 的 QBI 计划不仅是技术发展的推动者，更是量子计算商业化的重要里程碑。尽管目前面临高错误率的挑战，各家公司通过不同的技术路径进行实体测试，显示出行业的多样性与竞争力。这些努力将有助于确定最有效的量子计算方法，并推动其在未来达到公用事业规模，最终促进科技进步与应用。