DARPA 選定四家公司推進量子計算機工業化計劃至 2033 年

美國國防高級研究計畫署（DARPA）已將 Atom Computing、Diraq、IonQ 和 IBM 加入其量子基準測試倡議（Quantum Benchmarking Initiative，簡稱 QBI）的 C 階段驗證。晉身 C 階段意味著這些公司將開始對其容錯量子計算（FTQC）架構進行實體測試，該倡議計劃在 2033 年推出工業規模的量子電腦。量子計算被認為是計算領域的下一個前沿，其有助於解決藥物發現、材料研究和氣候變化等問題。

傳統計算機使用只能儲存 0 和 1 數值的二進位位元，而量子計算機則使用量子位元（qubits），能同時儲存 0 和 1 之間的多個值，甚至可以進行平行計算。這具有高度的優勢，但也帶來了一個新的計算挑戰：大量錯誤的積累。科學家可以以多種方式創建量子位元，但高錯誤率仍然是制約大規模量子計算機的主要挑戰。QBI 正在測試是否能在 2033 年推出這些計算機。

QBI 的三個階段

QBI 包含三個階段，每個階段都是邁向發展容錯量子計算機的重要里程碑。其第一階段 A 評估公用事業規模的量子計算概念，以確定它們是否能在近期內實現。晉身 B 階段的參與者向 DARPA 提交了研究和開發計劃，闡述了所採用方法的風險及其計劃採取的應對措施。在 C 階段，參與者將通過實體測試、系統測量和實證驗證來驗證和確認其 FTQC 架構，並與政府合作。這既不是評估最佳量子計算技術的競賽，也不是各公司之間的合作努力。

該計劃的主要目標是確定哪些方法能在 2033 年達到公用事業規模，這意味著量子系統的計算輸出價值超過其資本和運營支出。

四家公司各自方法

目前，DARPA 已將四家公司新增至 C 階段，其中 Microsoft 和 PsiQuantum 已作為「未探索的公用事業規模量子計算系統」（Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing，簡稱 US2QC）的一部分，參與相似目標的試點計劃。每家現在處於 C 階段的公司使用不同的量子計算方法。

Atom Computing 使用中性原子作為量子位元，其提議的系統包含超過 1,200 個由光學夾持的中性原子陣列。Diraq 則使用矽自旋量子位元，這是被困在微小靜電閘內的單一電子。該公司正尋求驗證其在代工廠製造的 300 毫米晶片，目標是在 2031 年之前在單一晶片上放置超過兩百萬個物理量子位元。IonQ 使用被困的離子作為量子位元，最近推出了其 Superion 256 量子處理單元（QPU），該裝置設計用於放入伺服器架，將評估其製造的便利性是否符合其公用事業目標。

IBM 在量子計算方面採取全棧方法，使用 transmon 量子位元作為其量子計算硬件，同時開發開源軟件以操作該硬件並透過雲端使其可及。

QBI 的執行董事 Micah Stoutimore 在一份新聞稿中表示：「量子計算領域正在迅速發展，我們越來越期望在 2033 年之前會有人建造出公用事業規模的量子計算機。我們尚不清楚哪一組團隊或技術方法將能夠達成這一目標。因此，QBI 正在根據各自的優勢來評估每條路徑，並持續引入有前景的新方法。」

量子計算的未來與挑戰

量子計算被視為未來計算的關鍵，能解決多種複雜問題。DARPA 的 QBI 計劃不僅是技術發展的推動者，更是量子計算商業化的重要里程碑。儘管目前面臨高錯誤率的挑戰，各家公司透過不同的技術路徑進行實體測試，顯示出行業的多樣性與競爭力。這些努力將有助於確定最有效的量子計算方法，並推動其在未來達到公用事業規模，最終促進科技進步與應用。