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2023年起,更多客户选择部署量子计算机真机

光子盒研究院 光子盒 2023-11-30
光子盒研究院

在过去的一年里,我们开始注意到有一些公司开始谈论内部部署量子计算机。虽然数量还很少,但这可能是一个趋势的开始,或许在未来几年中我们也会经常看到。就在几年前,人们还认为几乎所有量子计算机的访问都将通过云来实现,因为支持和维护远程量子计算机非常困难。这些机器很不稳定,需要大量的手动校准、手把手指导,还需要建造它们的工程师密切配合,才能保证它们正常运行。
几年前,D-Wave曾向南加州大学(USC)、谷歌/美国国家航空航天局(Google/NASA)、洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)和时空防御系统公司(Temporal Defense Systems)等最终客户运送过供客户使用的机器,后来暂时停止了。不过,他们去年确实在德国的于利希超级计算中心 (JSC)安装了一台量子计算机,以便为欧洲客户提供更好的云支持。
D-Wave Advantage™系统JUPSI是一台退火量子计算机,拥有超过5000个超导量子比特;现在,JUPSI安装在基础设施JUNIQ中。
不过,也有一些客户更喜欢在企业内部安装机器,而不只是在云中使用。这其中有很多原因,包括民族自豪感、数据主权问题、数据安全、希望避免排队等待运行工作,以及需要执行大量量子处理,从而证明拥有一台内部使用的专用机器是合理的。
未来,一些复杂的量子算法可能需要数周时间才能完成。虽然这看起来像是很长的时间,但如果量子方法能找到正确的解决方案,可能会有高价值的用例:例如药物发现,它们用传统方法是不可能完成的,可能会产生价值数十亿美元的新产品。

以下是我们整理近期公告的、涉及内部量子处理器出货的部分清单:
- IonQ与QuantumBasel合作,为欧洲一个新的量子数据中心提供Forte处理器。
- Rigetti宣布已向一家国家实验室运送了一个9量子比特设备,用于研究。他们还在英国研究与创新机构赞助的一个项目中安装了一套32量子比特的Aspen系统。
- IBM在克利夫兰诊所安装了一个量子处理器,并计划在伦斯勒理工学院安装另一个内部处理器。(IBM在欧洲和日本安装了其他国际量子处理器,但这些处理器实际上是安装在其合作伙伴附近的IBM设施中)。
克利夫兰诊所的IBM Quantum System One
- 英特尔宣布将向马里兰大学物理科学实验室、桑迪亚国家实验室、罗切斯特大学和威斯康星大学麦迪逊分校的LPS量子实验室(LPS Qubit Collaboratory,LQC)提供12量子比特Tunnel Falls芯片。

- Quantum Brilliance公司在澳大利亚Pawsey超级计算中心安装了一个小型双量子比特加速器。
- 牛津量子电路公司宣布计划向西班牙CESGA和日本 Equinox Inc.推出量子处理器 。
- IQM将在巴塞罗那超级计算中心安装一个处理器,并参与德国的Q-Exa项目,在慕尼黑附近的莱布尼茨超级计算中心(LRZ)集成一台机器。
- Orca Computing已经向匿名客户交付了两台量子处理器。
- QuantWare正在为希望构建自己的量子处理器的机构提供各种不同的超导量子处理器芯片。
- QuEra公司宣布,目前正在为其即将推出的中性原子处理器提供内部租赁服务。
虽然上面列出的大多数例子都是用于研究和培训目的的安装,但预计未来会有更多的终端用户组织希望将这些处理器用于真正的商业工作。而且,在某些方面,这些最终用户组织的要求会更高。他们希望自己的机器能够提供较高的平均无故障时间(MTBF)、全天候正常运行时间、尽可能少的校准和维护停机时间,以及供应商对出现的任何问题的快速响应。

多年来,传统计算公司已经习惯了这些要求,并在其产品中设计了可靠性、可用性和可维护性(RAS)功能——该短语最初由IBM用作描述其大型计算机的稳健性的术语。量子公司也需要学习如何做到这一点。他们需要采用的技术之一(有些公司已经采用)是开发自动校准和测试算法,这样就不需要博士等高精尖人才才能从冷启动状态启动机器。
另一项技术是设计具有现场可更换单元(FRU)的机器,这样一旦机器出现故障,技术人员就可以快速、轻松地进行维修。
备件储备充足是另一个考虑因素。量子处理器中使用的一些部件,如激光器和稀释制冷器,可能需要6-12个月或更长的交货期。任何最终用户都不会容忍机器维修出现如此长的延误。许多经典计算系统都具有远程监控功能。异地人员可以登录并了解系统的总体健康状况,以确保其正常运行。有时,如果出现问题,他们还可以提供软件修复,无需现场访问即可解决问题。但是,现场访问永远不会完全消失,在某些时候,公司可能需要成立一个现场服务工程师团队,到远程站点进行维修。
目前,量子处理器公司可能只专注于让系统正常运行;现阶段的衡量进展的标准往往是设计在量子比特数量、量子比特质量和量子比特速度方面做得如何。但是,随着机器的功能越来越强大,量子处理器公司要想实现内部销售,就必须在新处理器的早期设计阶段就纳入可靠性、可用性和可维护性(RAS)等要求。
参考链接:[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Reliability,_availability_and_serviceability#cite_note-1[2]https://quantumcomputingreport.com/quantum-computing-shipments-for-on-premise-installation-are-starting-to-increase-and-that-will-add-new-requirements-for-processor-design/[3]https://meetiqm.com/resources/press-releases/iqm-quantum-computers-launches-iqm-spark-for-universities-and-labs/

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