Quantinuum新H2量子计算机在容错量子计算取得进展

Quantinuum的新型H2量子计算机创造了非阿贝尔拓扑量子物质并编织了其任意子

非阿贝尔任意子的受控创建和操作产生拓扑量子比特，这代表了迈向通用容错量子计算的重要一步

科罗拉多州布隆菲2023年5月11日 /美通社/ -- Quantinuum很自豪也很兴奋地宣布这向容错量子计算迈出的重要一步。 Quantinuum的系统 System Model H2 的发布实现这一独有的成就，System Model H2是有史以来性能最高的量子计算机。

Quantinuum’s H2 quantum processor, Powered by Honeywell

Quantinuum的H2量子处理器由霍尼韦尔公司提供技术支持，在与各种全球合作伙伴进行了广泛的发布前工作之后，该处理器正式推出，对非阿贝尔任意子的受控创建和操纵至关重要 长期以来，对非阿贝尔任子的精确控制一直被认为是将拓扑量子比特用于容错量子计算机的途径。

Quantinuum总裁暨首席运营官Tony Uttley表示："随着我们的第二代系统的推出，我们正在进入量子计算的新阶段。 H2强调了实现只有量子计算机才可能达成的有价值成果的机会。 H2处理器的开发也是迈向通用容错量子计算的关键一步。"

他补充道："这次演示漂亮地证明了我们H系列硬件路线图的强大功能，并强化了我们的主要目的，即让我们的客户能够解决以前传统计算机无法解决的问题。 这对社会的影响是巨大的，我们很高兴看到这项技术如何真正改变世界。"

Quantinuum的科学家与哈佛大学和加州理工学院的研究人员合作，对H2进行的首批实验之一展示了一种新的物质状态，一种非阿贝尔拓扑有序状态。 这是多年来在Quantinuum内部一直以"秘密行动模式"下追求的专业领域，其核心团队位于慕尼黑，由 Henrik Dreyer博士领导。

由于H2处理器的差异化特征和精确控制，拓扑状态（本质上是一个具有有限闸容量的量子比特）是以一种可以实时精确控制其特性的方式创建的，展示了非阿贝尔任意子的创建、编织和湮灭（测量）。

这些结果详细介绍了Quantinuum的工作，发表在今天于arXiv 上的一篇详细科学论文的预印本中。 这项工作为凝聚态物理学开辟了令人兴奋的新研究领域，这是单独使用传统计算机无法实现的。 我们与其他QEC代码（可在这里和这里找到）一起证明了这一成就表明Quantinuum硬件展现出实现容错的最佳途径只是时间问题。

Quantinuum创始人暨首席产品官Ilyas Khan表示："容错量子计算是我们的最终目标。 我们在量子计算领域的世界领先地位继续通过真正的进步得到展示和证明，而创造和操纵非阿贝尔任意子来创造拓扑量子比特是另一个例子，当将不可思议的工具交给才华横溢的人们时，他们会利用这些工具发现一些可以进行的惊人工作。 这很可能是量子计算行业的晶体管时刻，而我们使用量子计算机作为构建拓扑量子比特的机械工具，这是迈向容错量子计算的重要一步，这进一步证明了我们长期以来的信念，即量子系统最好由其他量子系统来探索和创建。 这正是Feynman在其如今著名的谈论中所预料到的，这些谈论经常被引用作为量子计算的基础。"

他补充道："我们期待着在这一关键突破的基础上再接再厉。 对于整个行业来说，这是一个激动人心的时刻，我们还有一些我们迫不及待地想与世界分享的里程碑"。

H2的创新

H2的功能最初包括32个完全连接的高保真量子比特和一个全新的架构，该架构推进了System Model H1的线性设计（带有一个椭圆形类似"跑道"的新型离子阱）。 Quantinuum通过展示32量子比特 GHZ 状态（所有32个量子比特全局纠缠的非经典态）来表现 H2 的能力，这是有记录以来最大的。 

System Model H2独特的"跑道"设计实现了量子比特之间的全对全连接，这意味着H2中的每个量子比特都可以直接与系统中的任何其他量子比特成对纠缠。 从短期来看，这样做可以减少算法中的总体错误，而从长期来看，可以为新的、更有效的纠错码开辟了额外的机会 – 这两者对于继续加速量子计算的能力都至关重要。 当与受控非阿贝尔任意子的演示相结合时，这一整合性成果突出了拓扑量子信息存储和处理的重要一步。

此外，新的设计是朝着展示离子阱器件的扩展潜力迈出的有力一步。 H2不仅展示了量子电荷耦合器件（QCCD）架构中离子陷阱的扩展能力（展示了在保持性能的同时扩展量子比特数量的能力），它还包含了新的技术，为后续几代的进一步扩展铺平道路。 H2与第一代系统类似，其设计目的是在产品生命周期内适应未来的升级，这意味着量子比特的数量和量子比特的质量都将得到改善

System Model H2建立在Quantinuum H系列的成熟基础上，包括许多标志性功能，这些功能一起使其不同于其他类型的量子计算机：全对全连接、量子比特重用、带条件逻辑的中间电路测量、业界领先的高保真量子比特操作和长相干时间。 此外，System Model H1为实现反复增加的量子体积（QV）记录而获得的令人印象深刻的性能增益预计将在H2中延续。 H2推出时的量子体积为65536，超过了今年2月宣布的使用H1-1的上一个记录。   

立即使用H2

除了这一主要的重大突破外，H2已经在一系列组织和公司的实验研究中发挥了积极作用，并取得了显著的成果：

• 摩根大通全球技术应用研究公司发表了一篇关于投资组合优化的量子优化算法设计的学术论文，并在早期体验期间成功验证了H2的数值结果。
• Quantinuum的机器学习团队展示了一种新的启发式优化例程，可以用最少的量子资源解决优化问题。

这些最新研究可在此处的个别技术论文中查阅。 可以在此处查看一份单独发表的论文，它描述了H2特性，基准测试和与其他硬件的比较，以及有关世界纪录级别的纠缠之细节。 所有技术论文都将提交给科学同侪评审程序。

H2现在可以通过Quantinuum基于云的访问获得，并将从6月开始通过Microsoft Azure Quantum提供。 此外，通过NVIDIA经过优化的库和工具的cuQuantum SDK，可以实现H2的噪声通知模拟器，这有助于加速量子计算模拟工作流程。

Quantinuum 首席执行官Rajeeb (Raj) Hazra博士表示："对于任何认为能够推动人类知识和科学进步边界的量子计算机仍然遥远的人来说，今天标志着一个转折点。 一个世界领先的科学家团队使用Quantinuum的H2量子计算机实现了以前不可能实现的目标。" 他接着评论道："H2为Quantinuum提供了一个突破性的时刻。 我们第二代量子计算机搭载H2量子处理器和相关软件，提供了当今行业最佳性能，同时为显著加快容错量子计算道路奠定了基础。"