近日，德國聯(lián)邦教育及研究部(BMBF)宣布了兩項(xiàng)耗資近1億歐元的量子計(jì)算機(jī)開發(fā)項(xiàng)目，分別為固態(tài)量子計(jì)算機(jī)(QSolid)項(xiàng)目和基于金剛石的自旋光量子計(jì)算機(jī)(Spinning)項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)德國獨(dú)立生產(chǎn)本國量子計(jì)算機(jī)的目標(biāo)。

前述項(xiàng)目均隸屬于德國國家量子系統(tǒng)研究計(jì)劃。德國聯(lián)邦政府在2022年開始實(shí)施量子系統(tǒng)研究計(jì)劃，并為此提供超過10億歐元，以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用。

由量子位(qubits)構(gòu)成的量子計(jì)算機(jī)未來可能在某些任務(wù)上遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，并有望在材料、藥物開發(fā)或交通優(yōu)化等方面取得突破。

據(jù)悉，固態(tài)量子計(jì)算機(jī)(QSolid)項(xiàng)目由德國于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich)領(lǐng)導(dǎo)，旨在開發(fā)超高質(zhì)量、低錯(cuò)誤率的量子位，以建造一臺完整的德國量子計(jì)算機(jī)。項(xiàng)目時(shí)間為2022年1月至2026年12月，其中89.8%的項(xiàng)目資金由德國聯(lián)邦教育及研究部提供，總計(jì)7630萬歐元。

“在QSolid項(xiàng)目中，我們的重點(diǎn)是提高量子位的質(zhì)量，”于利希研究中心Frank Wilhelm-Mauch教授表示用于存儲量子信息的量子位對外部干擾極其敏感，“我們打算通過新一代低錯(cuò)誤率的超導(dǎo)電路來優(yōu)化量子位，并希望通過高精度的生產(chǎn)方法和新材料系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”

于利希研究中心Frank Wilhelm-Mauch教授，圖片來自于利希研究中心

在項(xiàng)目早期階段，這臺量子計(jì)算機(jī)將集成到于利希研究中心的超級計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施中，并同步運(yùn)行至少三種量子芯片：計(jì)算能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“登月”(Moonshot)系統(tǒng)、量子計(jì)算行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，以及一個(gè)基準(zhǔn)測試平臺。項(xiàng)目首臺原型機(jī)將于2024年年中投入使用，可用于應(yīng)用程序和行業(yè)基準(zhǔn)的測試。

為了加快實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，25家德國公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)加入QSolid項(xiàng)目。合作伙伴均希望為基于超導(dǎo)量子位的計(jì)算機(jī)開發(fā)一個(gè)全面的生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將通過于利希量子計(jì)算用戶基礎(chǔ)設(shè)施(JUNIQ)向外部用戶開放，并根據(jù)用戶需求進(jìn)行量身定制。

于利希研究中心超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的低溫控制系統(tǒng)，圖片來自于利希研究中心

另一項(xiàng)基于金剛石的自旋光量子計(jì)算機(jī)(Spinning)項(xiàng)目由弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所(Fraunhofer IAF)領(lǐng)導(dǎo)，德國聯(lián)邦教育及研究部對其資助1610萬歐元。該項(xiàng)目旨在3年內(nèi)開發(fā)由德國制造的量子計(jì)算機(jī)，并連接到經(jīng)典計(jì)算機(jī)，以此建立德國量子技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。

這臺量子計(jì)算機(jī)的硬件將具有更長的運(yùn)行時(shí)間、更低的錯(cuò)誤率，并在較低的冷卻要求下運(yùn)行，以接近經(jīng)典計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行條件，實(shí)現(xiàn)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)的連接。其量子位將由10個(gè)拓展到100個(gè)及以上量子位，最終達(dá)到對復(fù)雜量子化學(xué)反應(yīng)的預(yù)測能力。

“我們的工作目標(biāo)之一是確保一個(gè)創(chuàng)新性的量子計(jì)算機(jī)能夠可靠運(yùn)行，并為大量用戶提供能夠使用量子計(jì)算的平臺，例如云計(jì)算?！盕raunhofer IAF執(zhí)行主任Rüdiger Quay教授說道。