24th NOV

NanoScience | 纪实访谈

Rigetti英国量子计算机研发进展

“在牛津仪器提供的高连续运行时间制冷机和远程托管支持的服务帮助下,我们计划在2022年下半年升级现有的超导量子计算系统并部署一个更大、更高质量的QPU。我们将与社会各界(包括企业,研究所和政府) 紧密合作,来利用量子算法解决实际问题。”

—— Mandy Birch ,Rigetti技术合作部高级副总裁

问:自从量子计算联盟宣布研发英国首台商用量子计算机,已经过去一年的时间。您能与我们分享一下该项目迄今取得的最新进展吗?

在努力实现英国通过量子计算支持经济发展的这一愿景上,我们已达到一个重要的里程碑。我们的团队在英国完成了Rigetti量子计算机的搭建,量子系统已经组装完毕,现在正在进行量子处理器(QPU)的表征和筛选。该进展是基于团队内的其他几项重要合作得以实现,例如牛津仪器公司交付了ProteoxLX稀释制冷系统并建立了量子计算基础极低温环境。

在我们研发量子计算机的同时,Phasecraft、爱丁堡大学和渣打银行利用Rigetti美国托管的QCS(量子云服务),研发了材料模拟、量子机器学习、量子程序验证和错误抑制算法方面的原型。

问:量子计算联盟正在研究哪些实际的量子计算应用?

量子计算将彻底改变解决人类所面临的重要难题的方式。

目前,我们正专注于解决像推进环境管理、可再生能源这样紧迫的现实问题。例如,我们的合作伙伴Phasecraft正在利用超出现世最强的超级计算机的算力——量子计算机来求解材料建模问题,从而实现高性能电池和太阳能电池的开发。Phasecraft的算法和软件将现有材料建模算法的复杂度降低了几个数量级,使量子力学模拟问题能够在现有初级量子计算机上进行处理。

在与渣打银行的合作中,我们正在实验如何通过量子机器学习来提高对金融市场的波动预测。展望未来,渣打银行也在探索大规模的环境、社会和治理挑战。我们预计在未来量子机器学习取得的突破,将不仅仅适用于金融行业,还会适用于更广泛的应用。

问:您能说明一下这个项目所需的合作程度,以及您是如何与不同的合作伙伴进行合作的吗?

在基础设施方面,这个项目需要牛津仪器与Rigetti的紧密合作。我们首先与牛津仪器就满足项目目标所需的设备运行相关参数达成一致,并且采用了创新的设备运行机制。Rigetti系统被托管在位于Tubney Wood牛津仪器公司总部,在那牛津仪器提供了极低温设备和运行制冷机所需的一切技术支持,让我们得以持久稳定地运行Proteox稀释制冷机,从而实现量子计算机的长期商业运作。

在应用方面,Rigetti为Phasecraft、爱丁堡大学和渣打银行提供基于云端的量子计算系统访问权限。在过去的一年里,我们的合作者为Rigetti的系统开发和定制了软件。对于Phasecraft,Rigetti主要提供自主系统运行的支持。对于与渣打银行和爱丁堡大学的量子机器学习(QML)的发展,Rigetti则是直接参与到研发工作之中。

由渣打银行、爱丁堡大学和Rigetti合作的QML项目,展示了开发量子应用所需的方法和技能的多样性。QML项目的最终目标是开发一个优于经典机器学习方法的量子应用程序,来解决现实世界的金融问题。我们正在整合各方面的人才和资源来实现这一目标:爱丁堡大学为基础的QML算法提供支持,Rigetti公司负责设计量子软件和硬件,渣打银行提供计算金融领域的专业知识。我们的合作包括定期讨论和共同开发软件等等。我们从小规模的问题开始,突破瓶颈,并消除项目扩展面临的重重阻碍。三方都在迅速学习如何利用独特的优势实现量子优越性。

问:请问在牛津仪器总部远程托管运行Rigetti系统是怎样的体验?

把量子计算机系统放在牛津仪器托管运行对Rigetti来说是非常美妙的尝试。作为合作的一部分,牛津仪器不仅提供了优秀的基础设施,Rigetti也受益于双方在技术问题上的频繁交流。除此之外,牛津仪器还为Rigetti在英国搭建设备提供了多种帮助,比如支持我们在英国建立供应链。

这次的合作对Rigetti而言是十分宝贵的经验。我们学会了如何在Rigetti原厂之外建立一个QPU系统。我们学会了如何在紧迫的时间内从头开始计划这样一个大规模的项目,并按时交付。我们需要在全球范围内协调动用资源来供应所有必要的零部件。在与牛津仪器合作集成量子计算机到ProteoxLX稀释制冷机的过程中,我们受益良多。在此项目中,我们在英国建立了一个新的团队,并深入学习了如何组织一个具有广泛技能的团队来快速开启一个大规模的项目。

问:在这个项目中,是什么原因让您选择了牛津仪器的Proteox稀释制冷机呢?

与市场上的其他的制冷系统不同,最新的ProteoxLX稀释制冷机在样品空间容量与制冷功率上,都具备支持QPU系统未来扩展的能力。对我们来说,一个吸引我们的点是二级插件,通过独立升级和组装二级插件,我们能够不依赖于制冷机运行,独立进行信号传输部分的安装和调试。

这帮助我们能够改变配置或扩展到更大的系统,并尽量减少停机时间。此外,对于Rigetti而言,将我们的系统与ProteoxLX整合在一起是一个很好的机会,可以让我们的供应链更具弹性,并尝试与美国系统不同的新设置。

问:Rigetti的量子系统有什么特别之处?

我们在英国建立的系统可以轻松地扩展到更多量子比特和更先进的架构。这一点特别重要,因为Rigetti计划在新的处理器问世后,直接通过更新二级插件来升级系统,从而保持这个位于英国的系统的前沿性。

问:请问其他公司预计何时能够使用该系统?

我们目前的目标是在2022年初实现向其他商业用户提供服务。

问:Rigetti的下一步发展计划是什么?

在接下来的5年里,我们将展示实现量子优越性——即利用量子计算机来更好、更快、更便宜地解决目前经典计算机难以解决的现实问题。

为此,我们正在追求量子硬件在规模和性能上的持续、快速改进,这包括引入更多来自不同行业和应用领域的合作伙伴。我们将与这些合作伙伴合作,从开发最适合一些"狭义 "量子优越性的实例的硬件开始,最终将变得更加通用,以实现广泛的量子优越性。

我们还将在算法和应用专业知识方面进行合作。参照利用含噪声的量子计算机系统(NISQ)解决复杂现实问题所需的规模和硬件要求,我们可以更清楚认识目前系统的局限性,并且利用各行业的专业互补来加速研发进程。

问:量子计算联盟的下一步计划是什么?

我们将继续着手实现量子优越性的研究工作,与我们的合作伙伴一起解决重要的现实问题,特别是受益于量子机器学习或需要量子力学模拟建模的应用(如材料科学和化学问题)。我们计划将目前的应用原型扩展到基于更多的量子比特数,同时减小计算误差。在牛津仪器提供的高连续运行时间制冷机和远程托管支持的服务帮助下,我们计划在2022年下半年升级现有的超导量子计算系统并部署一个更大、更高质量的QPU。我们将与社会各界(包括企业,研究所和政府)紧密合作,来利用量子算法解决实际问题。我们会利用更大、更高性能的系统、改进的算法和应用以及与最终用户的合作来实现量子优越性,这是我们的联盟和广大量子计算行业从业者的关键目标。




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