中性原子量子计算机：从诺贝尔奖到现实

由于量子计算领域仍处于初级阶段，研究人员正试图使用几种不同的方法扩大量子技术的规模。量子计算机的可行性仍然主要是猜测，因为目前还没有任何现有设备证明经典计算机的商业优势。

总部位于巴黎的量子计算机公司Pasqal希望通过一种新的量子计算方法来改变这一现状，他们认为到2024年，量子计算将比经典计算机具有商业优势。Pasqal最近获得了1亿欧元（108.6美元）的资金，以进一步支持这些努力。

 

PASQAL量子计算机内部的渲染图。图片由Pasqal提供

 

在这篇文章中，我们将了解量子位的传统方法、Pasqal的中性原子技术，以及这家初创公司新一轮融资的细节。

 

什么是中性原子量子计算？

虽然量子计算通常涉及超导电路或硅自旋量子位，但Pasqal的硬件基于中性原子量子计算，这一概念直接来源于诺贝尔奖获得者的研究。

在中性原子量子计算中，单个中性原子的阵列由光束操纵，以编码和读出量子态。在这些类型的量子处理器中，量子位由原子的两个电子态之一定义，这些单个中性原子排列在可配置的阵列中。在这种体系结构中，阵列类似于经典寄存器，其中每个原子扮演单个量子位的角色。

 

PASQAL的中性原子量子计算机的系统图。图片由Quantum提供

 

在大多数现实世界的应用中，Pasqal选择的元素是铷，这是原子物理学中的一种常见元素，已经被长期研究和充分理解。由于原子在技术上可以占据无限多的电子态，因此必须为体系结构定义两个特定的电子能级，分别表示0和1。

Pasqal使用光作为主要工具来控制原子的位置和量子态；不同波长的光可以迫使中性原子进入不同的状态。这些处理器需要激光和电子控制来调整光特性，应用量子软件堆栈中的指令，并通过原子检测提取信息。

中性原子量子计算无疑是一个复杂的领域，它所包含的深度远远超过了这篇文章所能提供的深度。有关中性原子量子计算的更多信息，请阅读Pasqal的首席研究员和创始人发表的这篇研究论文。

 

中性原子体系结构的优点

与其他形式的量子计算相比，中性原子体系结构有很多好处。

首先，中性原子提供了很长的相干时间，这意味着量子位可以在很长一段时间内保持其量子态。在基于铷的中性原子溶液中，量子位通常被定义为铷原子的两个超精细基态（F=1和F=2），这产生了相干性在几十毫秒量级的量子位。这对大规模量子计算机的发展很重要，因为量子位可以在更长的时间内存储量子信息，环境变量影响量子位状态的可能性更小。

 

描述中性原子量子处理器是如何工作的。图片由Medium提供

 

此外，中性原子解决方案据说非常灵活和可扩展。这是因为许多量子位可以并行操作，这是开发大规模量子计算机的另一个必要因素。根据Pasqal的说法，中性原子为建造大规模的千量子位量子计算机铺平了清晰的道路。

 

Pasqal获得资金

本周，Pasqal在B轮融资中获得了超过1亿美元的资金。

据该公司称，新的资金将用于推动该公司的研发工作，以实现1000量子比特量子计算机的目标。除此之外，该公司的主要研发工作将集中在开发一种量子计算机，到2024年，该计算机将比经典计算机具有商业优势。

该公司还将通过在中东和亚洲开设新办事处，增加100名新员工，以及增加量子系统的生产，扩大其全球足迹。