口罩、量子两不误，霍尼韦尔要推出 “全球最强” 量子计算机

霍尼韦尔的量子解决方案

提到霍尼韦尔公司的产品，最先想到的无外乎口罩、温控器、航空电子系统和自动化控制系统。这些产业支撑起了这家成立超过 100 年，员工超过 13 万的 “世界百强” 企业。

而几乎不为人知的是，它还拥有一支非常神秘的科研团队，在尝试攻克这个时代最尖端的技术之一——量子计算。

3 月 3 日，霍尼韦尔在官网宣布，“得益于技术上的突破，我们有望在未来的 3 个月内推出世界上最强大的量子计算机，其量子体积至少可达 64（编者注：量子计算机专用性能指标），是行业内竞品的两倍”。

该研究成果以论文形式发表在预印本平台 arXiv 上。依照描述，这台号称 “全球最强” 的量子计算机是依靠 “离子阱系统” 实现的，而非 IBM 和谷歌使用的超导量子技术。

值得注意的是，研究人员在最高仅实现了 16 量子体积的实验，并且对未来进一步拓展表示乐观。至于官方宣称的 64 量子体积，能否真的实现并如期推出，还需要时间的检验。

IBM 的 Q System One 量子计算机

与此同时，霍尼韦尔还宣布，未来将在微软 Azure 云服务平台上开放量子计算机的使用渠道，并且与摩根大通合作研究如何在金融服务中应用量子计算。此外，它还战略投资了两家量子软件和算法初创公司 Cambridge Quantum Computing 和 Zapata Computing。

不同的量子计算解决方案

在量子计算领域，外界除了关注 D-Wave 和 IonQ 这样的只专注于量子计算研究的公司，剩下的注意力几乎完全聚焦在 IBM、谷歌、英特尔和微软等科技巨头身上。

因此在此次官宣之前，霍尼韦尔旗下的量子解决方案部门一直鲜为人知，亦或是其行事比较低调。

官网资料显示，最早有关量子解决方案部门的新闻发表于 2018 年 9 月，文章简单介绍了霍尼韦尔启动量子计算研究的背景。

按照部门总裁 Tony Uttley 的描述，霍尼韦尔研究员在“10年前就提出过这一大胆的想法”，但之后一直在進行战略投资和铺垫，直到“几年前”才选定了研究方向，正式进军。

事实上，在量子计算领域，很多公司都在尝试不同的研究方向和解决方案。去年争夺 “量子优越性” 的 IBM 和谷歌使用了超导量子技术，而微软和英特尔分别选择了较为冷门的拓扑量子和硅量子技术，另一家专注于量子计算研究 20 年的公司 D-Wave 则使用了量子退火技术。

与这些都不同的是，霍尼韦尔选择了离子阱系统作为主要研究方向，另一家比较有名的初创公司 IonQ 走的也是这条路。

以这种技术为基础的量子计算机使用离子作为量子比特，实现基本的运算和逻辑单元。所谓的 “离子阱” 指的是一套利用电磁场俘获和囚禁离子的系统，被俘获的离子只能在一定范围内活动，继而允许人类通过改变电场来操控它们。

离子阱系统驱动的量子计算机

研究人员指出，离子阱的优势在于可以维持较长的量子比特相干时间，能够执行高保真度的量子态测量与量子门操作，而且理论上任意两个量子比特（离子）都存在可控的相互作用，形成独特的全连接性。这意味着运算准确率更高，但速度相比超导量子技术较慢。

在实验中，研究团队设计了一个使用底切蚀刻金电极制造的二维离子阱，放置于 12.6 开尔文（零下 260.5 度）的低温环境中。随后他们将一个镱离子（171Yb+）和一个钡离子（138Ba+）配成一对，其中镱离子是运算用量子比特，钡离子则起到协同冷却的作用。在一套电路中，这些离子可以组成 Yb-Ba 对，也可以组成 Ba-Yb-Yb-Ba 或 Yb-Ba-Ba-Yb 这样的四离子结晶对。

研究人员表示，配合霍尼韦尔内部的云服务和独特算法，可以实现通过 FPGA（场域可编程逻辑门阵列）执行特定的量子电路。从可执行的任务上看，它可以实现暂停量子计算，读取量子比特状态，然后根据结果选择不同的路径重新开始计算。这为执行传统编程语言中类似 “if” 的语句打下了铺垫。

在测试中，研究人员计算了量子电路的量子比特数量和门保真度，由此得出的量子体积越大，说明综合性能越强（这一指标由 IBM 提出）。结果显示，这种计算架构符合量子体积 16 的标准，与 IBM 在 2019 年初推出的 “Q System One” 量子计算系统持平。

在论文的结尾，研究人员并未直接点出要打造 “64 量子体积” 的设备，而是肯定了离子阱系统的保真度，强调了以此为基础的量子计算发展方向是“有希望的”，最终比较乐观地表示“正在进一步追求架构的拓展性”。

“业界最强”的名号向来是众多科技公司争夺的目标，在量子计算领域也不例外。除开去年 IBM 和谷歌争夺的 “量子优越性”，早在 2018 年 12 月，同样选择“离子阱” 道路的 IonQ 就已经公布了自己的研究成果：使用三维离子阱，最多支持 160 量子比特，可以实现 79 量子比特长度上的单比特门操纵，维持高保真度等等。在当时而言，这套数据超过了超导量子技术一大截。由此可见，霍尼韦尔的 “全球最强量子计算机” 能不能服众，还需要靠成果说话。

虽然量子计算的解决方案之争仍在继续，但可以肯定的是，作为《麻省理工科技评论》2020 年 “全球十大突破性技术” 之一，随着其飞速发展，金融、数据、物流、通讯、材料、制药和制造等行业必然会受到深远影响。（摘自美《深科技》）（编辑/诺伊克）