從實驗室走向機房世界首臺硅基量子計算機Bell-1
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- 發(fā)布時間:2025-06-06 11:30
白二娃
量子計算機為何難以走出實驗室
量子計算機要走出實驗室,需要克服一系列科學(xué)技術(shù)、工程和商業(yè)挑戰(zhàn)。
超導(dǎo)量子產(chǎn)自超導(dǎo)材料,需要在接近絕對零度(10mK,-273.14℃)的環(huán)境中才能工作,這需要一臺3 米見方的稀釋制冷機并補充制冷劑才能運行。由于維持冷卻設(shè)備和其他精密設(shè)備的成本高昂,制造一個超導(dǎo)量子比特的成本介于1000 到50000 美元之間。高昂的成本、龐大且復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備都限制了量子計算機的實用步伐。
專為機房設(shè)計的量子計算機
這款量子計算機以提出貝爾不等式的物理學(xué)家約翰·斯圖爾特·貝爾命名——Bell-1。設(shè)計者認為它能解決制冷設(shè)備維護困難、體積龐大和維護成本高等問題。
Equal1 公司在硅基量子領(lǐng)域技術(shù)不俗,之前曾創(chuàng)下了硅量子比特最高保真度(錯誤更少)及門速度(操作更快)紀錄。
Bell-1 利用硅基材料的電子自旋作為量子比特,這種量子比特具有量子退相干時間長、與已有半導(dǎo)體工藝技術(shù)兼容等優(yōu)勢。
它的量子芯片集成了量子處理單元(QPU)、ARM CPU(ARM的處理器)和神經(jīng)處理單元(用于加速AI 學(xué)習(xí)),它們在同一個芯片上能讓量子計算更好地融入經(jīng)典計算中。
能裝入標準機架
Bell-1 設(shè)計目標是能在高溫、噪聲大和混亂的高性能計算數(shù)據(jù)中心中無縫運行。
硅基量子芯片的工作溫度稍高于絕對零度, 為0.3 開爾文(-272.85℃),這一點點溫度的差異就讓它擺脫了稀釋制冷機(提供mK 級制冷)的束縛。
Equal1 研制了“封閉式循環(huán)低溫冷卻器”,它不需專用房間、復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)施和額外冷卻系統(tǒng)維護。
這讓量子計算機的體積從3 米見方縮小到了和普通圖形服務(wù)器大小相當(dāng)。它的長度1 米,高度1.6 米,重量200 公斤,運行功率為1600W,與企業(yè)服務(wù)器相當(dāng),能直接裝進數(shù)據(jù)中心的機架,然后直接插入標準電源插座,而無須對機房做任何改造。
僅6 個量子比特但可擴展
這款量子計算機僅包含6 個量子比特,集成了錯誤糾正、控制和讀出功能,目前僅能用于量子加密和簡單的量子加速計算中。Equal1 公司承諾新機型能在目前版本的基礎(chǔ)上升級,而無須購買新機器。
硅基量子芯片與傳統(tǒng)半導(dǎo)體有天然的兼容性,預(yù)示著未來它有更好的可擴展性,從而用于AI、金融建模、藥物研究和材料科學(xué)等研發(fā)領(lǐng)域。
