亿级资金加持！量子计算机成本将降九成，2027年推向市场|算法|薛定谔|alice

发布日期：2025-01-03 18:28    点击次数：94

2024年3月26日，量子计算硬件开发商Alice & Bob与其学术合作伙伴里昂高等师范学院（ENS de Lyon）和巴黎高等矿业学校（Mines Paris-PSL）宣布，成功获得了1650万欧元（1.29亿人民币）的创新基金。这笔资金由法国公共投资银行Bpifrance提供，是“法国2030”计划的一部分——该计划总投资580亿美元，旨在促进就业、提高生产力，以及增强法国企业的竞争力。此次获得资助的项目名为“猫工厂”（Cat Factory），它是行业与政府合作伙伴共同致力于解决量子计算在纳米制造、芯片设计和验证、数字工具以及电子控制等多个使能技术方面的关键问题。根据协议，Alice & Bob公司将领导这个为期36个月的项目。三方合作伙伴的研究旨在通过提升整个技术栈的效率、降低成本以及加快市场准备的速度，来加速量子计算的发展。项目的目标是在2027年之前开发出一种新的容错量子计算优化架构，具体目标包括：- 将每个猫量子比特的控制线数量从4.5条减少到2条；- 将每个猫量子比特的读出线数量从1条减少到0.2条。为了实现这一优化水平，三家公司将升级量子处理单元（QPU）周围的使能技术基础设施，具体措施包括：- 将每个机架的模拟端口数量从60个增加到180个，从而将控制电子设备的占地面积减少三分之一；- 利用新一代布线技术，将每个低温恒温器的控制线数量从200条增加到2000条。量子计算机的发展面临计算错误的风险，Alice & Bob公司为解决此问题而开发抗错误的量子计算机，并已推出名为“猫量子比特”的自校正量子比特，该技术也正被亚马逊追求。这一新策略依赖于所谓的“猫态”，即一对截然不同的量子态，类似于埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）曾经提出的“活猫”和“死猫”假设。具体来说，该初创公司依赖于一种超导微波谐振器，它能够在两种振荡状态之间转换；薛定谔猫态是两种相干光态的量子叠加，这两种状态实际上是彼此的镜像。目前量子计算机的一个主要弱点是其内部操作易出错，通过使用冗余量子比特来克服错误操作，科学家们试图补偿这种高错误率；然而，这些量子纠错策略通常需要巨大的硬件投入。例如，一个有效的“逻辑”量子比特可能需要超过1000个冗余的“物理”量子比特。另一策略更注重质量而非数量，即设计具有内在稳定性和抗错能力的量子比特。总部位于巴黎的法国初创公司Alice&Bob选择了这一路径，其策略能将执行肖尔算法所需的量子比特数量减少60倍。猫量子比特使构建逻辑量子比特所需的物理量子比特减少了平方根因子Alice&Bob的芯片使用超导电路来生成、稳定和控制猫比特研究人员发现，基于“猫态”的量子比特具有强大的抗错误能力，尤其是对抗一种常见的误差源——“比特翻转”，即量子比特的状态从1变为0，或相反。这种方法虽然使猫态量子比特更易受到另一种常见错误源（即相位翻转）的影响，但该公司指出，仅需纠正一种常见错误源，大大简化了量子计算机的设计。目前，该公司的猫量子比特能在10秒内维持稳定（比特翻转时间约为10秒）。公司的目标是将此时间延长至8小时，最终达到一个月。2024年1月，Alice & Bob与Inria研究所合作，推出了一种新型量子纠错架构：猫量子比特上的低密度奇偶校验码（LDPC），以降低实用量子计算机的硬件要求。这项理论工作通过在量子芯片上实现门操作和使用短程连接，推动了先前对LDPC码的研究。量子纠错所需的开销因此而减少，运行100个高保真逻辑量子比特只需1500个物理猫量子比特。Alice & Bob的这一创新提高了纠错能力，能够在现有的成熟硬件技术上提供行业相关的逻辑量子比特。2024年2月，Alice & Bob宣布，他们的首个逻辑量子比特原型Helium 1的编码芯片已投入使用。当实现具有足够低错误率的逻辑量子比特，并结合猫量子比特LDPC码技术时，Alice & Bob将能够仅用1500个物理量子比特，运行容错算法，发挥100个逻辑量子比特的计算能力。该初创公司的目标是在未来几年内开发出一个能实现一个逻辑量子比特的40量子比特设备，该系统能够指数级减少误差。Helium 1猫量子比特处理器关于Alice & Bob获得资金的这一里程碑，首席执行官Theau Peronnin表示：“我们对于被委以重任，使量子计算更早造福人类感到非常荣幸。我们的项目以创新的猫量子比特为核心，直面量子计算领域的真正挑战，通过这种方式，我们能显著节省能源和降低终端用户的成本。”量子计算的高成本，特别是低温环境和控制大规模量子比特网络所需的成本，一直是其广泛应用的障碍。Alice & Bob将利用这笔资金，在从设计到制造、基础设施的各个层面优化量子计算过程，目标是将量子计算机的生产成本降低十倍，并使产品提前三年进入市场。巴黎高等矿业学校的项目负责人Florent Di Meglio指出：“量子计算算法需要数百个逻辑量子比特，这可能需要数千甚至数百万个物理量子比特。Cat Factory项目的目标是仅用三个低温恒温器就能达成100个逻辑量子比特的标准，这极大地减少了运行实用量子计算机所需的硬件投入。”为实现这一目标，合作伙伴将专注于量子计算机的整体架构及其周边的使能技术基础设施。项目的核心——猫量子比特技术，已经使构建逻辑量子计算机所需的物理量子比特数量减少了60倍。法国巴黎银行创新部执行董事Paul-François Fournier也表示：“我们很高兴能支持Alice & Bob的发展，加快量子计算技术的推进。我们的支持反映了法国国家巴黎银行在颠覆性创新领域的雄心壮志。”Alice & Bob公司在量子计算领域确实已成为一颗冉冉升起的新星。自2020年成立至今，该公司通过六轮融资已成功筹集了3000万欧元，显示出其在市场和投资界的强大吸引力。其投资者阵容包括Elaia Partners SAS、Banque publique d'investissement、Supernova Invest SAS和Breega Capital SAS等知名机构，这进一步凸显了Alice & Bob在量子计算领域的前景和实力。此外，公司最近加入了法国武装部队部发起的PROQCIMA计划，这是一个规模超过5亿欧元的重大投资项目。这一举措不仅展示了Alice & Bob的技术实力，也反映出其在国家安全领域的潜在贡献。PROQCIMA项目的宏伟目标在于在2030年之前交付一台具有128个逻辑量子比特的通用容错量子计算机演示器。这一目标若能实现，将标志着量子计算技术的一个重要里程碑。进一步的，该项目计划在2035年之前将其发展成为一台配备2048个逻辑量子比特的计算机，预示着量子计算的实用化和商业化道路将越走越宽。Alice & Bob公司的这些成就和未来的发展前景无疑是量子计算领域的重要亮点，展示了量子技术革命中的重要一步。[1]https://tech.eu/2024/03/26/alice-bob-and-partners-awarded-eur165m-to-slash-quantum-computing-costs/[2]https://www.iotworldtoday.com/quantum/alice-bob-wants-to-make-quantum-computing-10-times-cheaper[3]https://www.siliconrepublic.com/machines/quantum-computers-alice-bob-project-france[4]https://www.datacenterdynamics.com/en/news/quantum-startup-alice-bob-receives-innovation-grant-to-make-quantum-computing-cheaper/[5]https://quantumcomputingreport.com/alice-bob-and-partners-receive-a-e16-5-million-17-8m-usd-grant-to-develop-a-100-logical-qubit-processor-by-2027/[6]https://quantumcomputingreport.com/alice-bob-and-partners-receive-a-e16-5-million-17-8m-usd-grant-to-develop-a-100-logical-qubit-processor-by-2027/