北京2021年11月3日 /美通社/ -- 盡管量子計算機可以解決目前傳統(tǒng)計算機無法解決的問題，但它對環(huán)境的微小變化非常敏感，也更容易出錯。
量子計算有望推動醫(yī)學(xué)、制造、材料生產(chǎn)等方方面面的技術(shù)進步。
為加速量子計算技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，亞馬遜云科技在2019年推出亞馬遜云科技量子計算中心。亞馬遜云科技日前在美國加州理工學(xué)院 (Caltech)建設(shè)了一個新的量子計算中心，致力于構(gòu)建“容錯”量子計算機。該中心的團隊成員將專注于開發(fā)更強大的量子計算硬件，并發(fā)現(xiàn)量子技術(shù)的新應(yīng)用。
亞馬遜云科技量子計算中心將致力于解決以下五大挑戰(zhàn)：
第一：制作更多、更好的量子比特
傳統(tǒng)計算機使用比特位（通常在代碼中表示為 1 或 0 的值）作為最基本的信息單位。比特位可以是具有兩種不同狀態(tài)的任何東西。例如，打開或關(guān)閉的燈，或打開或關(guān)閉的門。但是量子計算機使用量子位或“qubits”（通常是電子或光子等基本粒子）進行計算。與比特位不同，量子位可以被操縱以存在于稱為疊加態(tài)的量子狀態(tài)中，可以同時為1和0，以及介于兩者之間的所有可能狀態(tài)。加上量子狀態(tài)中量子位的其他一些同樣令人費解的行為，量子計算機可以比任何當(dāng)前或未來的傳統(tǒng)計算機更高效地執(zhí)行某些計算。亞馬遜云科技量子計算中心團隊將使用超導(dǎo)材料構(gòu)建量子位，例如在硅基芯片上通過鋁圖案化成電子電路。讓更多人理解制造這些的技術(shù)，將有希望以可重復(fù)的方式規(guī)模化制造更多的量子比特。
一位亞馬遜云科技量子硬件工程師正在操作稀釋制冷機器。稀釋制冷機可以將量子處理器冷卻至比外太空環(huán)境更低的溫度。
第二：降低噪音。
量子位存在于量子狀態(tài)的能力讓量子計算機在執(zhí)行某些計算時比傳統(tǒng)計算機擁有更強大的潛力。但是讓量子位保持這種狀態(tài)是非常具有挑戰(zhàn)的。即使是環(huán)境中最微小的變化（被量子科學(xué)家稱為“噪音”），例如振動或熱量，也會使它們脫離疊加態(tài)，導(dǎo)致其丟失信息并變得更容易出錯。構(gòu)建成功的量子計算機的關(guān)鍵在于控制這些錯誤。亞馬遜云科技將通過改進材料來降低噪音，例如在超導(dǎo)體表面每次制備一個原子層，最大限度地減少缺陷。
第三：開發(fā)更大的量子計算機。
構(gòu)建量子計算機最具挑戰(zhàn)性的一個方面是如何進行擴展。為了超越傳統(tǒng)計算機已經(jīng)可以實現(xiàn)的成就，它們需要比當(dāng)前的機器大得多。今天的量子計算機“嘈雜”且容易出錯。量子研究人員的目標(biāo)是從少數(shù)嘈雜的量子位擴展到具有數(shù)百甚至數(shù)千個極低噪音量子位的機器。新成立的亞馬遜云科技量子計算中心將致力于不斷推動量子研究和開發(fā)，包括用于支持更大量子設(shè)備所需的技術(shù)，例如保護設(shè)備免受熱噪聲影響的低溫冷卻系統(tǒng)，以及構(gòu)建新形式量子電路所需的納米級制造工具。
第四：降低糾錯成本。
除了在降低噪音方面進行創(chuàng)新，亞馬遜云科技還將致力于在量子計算硬件中構(gòu)建糾錯功能，使用冗余的物理量子位集形成“邏輯”量子位，這些量子位編碼量子信息，可用于檢測和糾正錯誤。由于生成邏輯量子位需要大量物理硬件，因此以這種方式執(zhí)行糾錯通常非常昂貴且需要大量資源。亞馬遜云科技正在研究通過設(shè)計更有效的方法，以更低的成本在量子硬件中實施糾錯。
第五：時鐘提速
構(gòu)建可用的量子計算機不僅僅需要增加量子比特的數(shù)量。另一個重要的指標(biāo)是計算機的時鐘速度，或準(zhǔn)確執(zhí)行“量子門操作”所需的時間。（量子門本質(zhì)上是量子電路的組建 -- 量子計算機進行計算的模型。）這就是超導(dǎo)量子位提供優(yōu)勢的領(lǐng)域，因為它們更容易加速量子門。亞馬遜云科技試圖構(gòu)建更好的量子位，而這成功的最終衡量標(biāo)準(zhǔn)是它可以在多大程度上加快時鐘速度同時減少量子門錯誤。
亞馬遜云科技量子計算中心
位于美國加州理工學(xué)院的亞馬遜云科技量子計算中心
亞馬遜云科技量子計算中心匯集了來自亞馬遜、美國加州理工學(xué)院和其他頂級學(xué)術(shù)研究機構(gòu)的量子計算專家。為支持未來的量子科學(xué)家，該中心還為學(xué)生和青年教職工提供獎學(xué)金和培訓(xùn)機會。
該中心的最終目標(biāo)是構(gòu)建一種全新類型的計算機：一種容錯的量子機器。這種機器能夠在計算精度上超越經(jīng)典計算技術(shù)，同時，能夠具有足夠大的規(guī)模來解決復(fù)雜問題，進而對我們的生活和工作產(chǎn)生巨大影響
