量子计算机被认为是计算技术的未来,近年来相关领域的突破层出不穷。
加拿大初创公司Xanadu宣布,他们成功研制出全球首款可扩展、联网、模块化的光子量子计算机“Aurora”。该设备能够在室温下运行,可广泛应用于药物研发和机器学习算法研究。相关研究成果已发表在《自然》杂志上。
Xanadu指出,量子计算机的核心挑战主要包括提升计算性能(纠错与容错)和实现可扩展性(网络)。目前,他们已成功解决了可扩展性问题。
Aurora采用模块化架构,搭载35颗光子芯片,并通过长达13公里的光纤连接。这些芯片被分成四个相同的单元,分别安装在四台机架服务器上,以实现光互联与网络连接。
通过光纤互连,该系统可集成多达84个压缩器和36个光子数分辨探测器,在每个时钟周期内提供12个物理光子量子比特模式。作为一款基于光子的量子计算机,Aurora利用光子量子比特进行数据处理,依靠透镜、光纤及其他光学元件,并通过多个芯片组合与重组激光束。
过去,量子计算研究的重点是增加量子比特的数量。例如,Google的Willow拥有105个量子比特,而IBM的Condor则达到了1121个。然而,Xanadu Aurora仅需12个量子比特,且具备极强的可扩展性。
Aurora已经成功通过了一系列严格的基准测试,其中一次测试表明该系统能够稳定运行长达2小时。
传统的超导量子计算机需要在极低温环境下运行,而Xanadu Aurora的服务器机架则可在室温下正常工作。不过,光子计数探测器仍需在另一间低温房间内运行,以保证其精确度。
接下来的挑战是攻克光量子计算机的容错性。此外,美国的PsiQuantum、法国的Quandela等企业也在积极推进光量子计算技术,但它们主要采用中性原子和离子等不同材料进行研究。