霍尼韦尔公布全球最强量子计算机，在IBM基准性能测试中顺利登顶

霍尼韦尔公司表示，摩根大通等多家客户已经开始在生产环境中使用其量子计算机。而且根据IBM方面去年建立的基准性能测试，该计算机已经成为目前世界上最强大的量子计算机成果。

霍尼韦尔量子计算机系统中用于容纳离子阱的腔室。

工业巨头霍尼韦尔公司本周四表示，他们目前已经开始实际使用量子计算机处理客户业务。该计算机拥有6个有效量子比特（qubit），由此实现的“数量”计算也让这套系统成为目前实际生产环境中最强大的量子计算设备。

此次公告，也印证了该公司今年3月立志打造64量子比特计算机的决心。

在今年3月的采访中，霍尼韦尔公司量子计算负责人Tony Uttley表示，“我们将在未来3个月当中发布全球性能最强的量子计算机。这也是我们霍尼韦尔长久以来所追求的目标。”

Uttley还指出，包括摩根大通在内的多家客户正使用该设备处理多种早期应用，其中部分应用很难在基于电子的经典计算机上快速执行。

Uttley解释道，摩根大通已经对霍尼韦尔的设备进行了“数小时的使用”，并对结果感到“欣喜若狂”。Uttley并未详细描述具体应用细节，只表示都是金融服务业中的“常见”任务，包括欺诈检测以及利用人工智能方法制定交易策略等等。

Uttley介绍称，“他们主要测试了一部分基础电路，这些电路往往无法在其他厂商的量子计算机上运行，或者至少无法在无噪声干扰的前提下运行。他们发现，我们的量子计算机能够成功运行这些任务并获取正确的结果。”

摩根大通当晚就在arXiv预发表平台上发布了相关研究论文，标题为《量子预测的规范构造（Canonical Construction of Quantum Oracles）》。这篇论文还特别感谢了霍尼韦尔以及Uttley本人，致敬他们“在霍尼韦尔量子计算机上的实际测试提供了宝贵的帮助。”

Uttley拒绝透露其他客户的具体身份，但表示目前已经有多家客户使用该系统处理以下三类应用任务：优化、机器学习以及化学与材料科学。这些客户将霍尼韦尔系统作为其经典计算场景中的一种协处理器，类似于利用GPU图形芯片辅助CPU计算的方式。Uttley将这种机制称为“QPU”。

他解释道，“他们实际上只占算法总体计算量中的1%到5%，量子计算机负责给出非常具体的结果，这些结果随后会被反馈给经典计算机。”

在容纳离子阱的腔室中，量子运算得以顺利执行。

Uttley宣称，霍尼韦尔的系统拥有世界一流的技术水准，而且得到IBM基准性能测试的证实。根据IBM公司T.J. Watson研究人员科学家Andrew W. Cross及其同事去年10月在arXiv预发表平台上发表的论文，此项基准测试能够衡量“计算机成功实现多大规模的等宽等深随机电路。”

IBM在测试中只指定了一项衡量标准，即“量子体积”。量子体积概念由Cross及其同事于2017年首次提出，其中结合了量子计算机性能的多个维度。根据Cross及其同事的描述，量子体积中具体涵盖“性能参数（包括相干性、校准性、错误、串扰、观察者错误、门保真度、测量保真度、初始化保真度），以及诸如连接性及门设置等多种设计参数。”
这项衡量指标适用于任何特定量子计算机架构，足以准确衡量一切可运行量子电路的系统。

而霍尼韦尔量子计算机在该测试中得到的量子体积为64，根据以2为底64的对数计算，得出的结果即为该系统的有效量子比特数值。

在大多数情况下，系统中的有效量子比特数量要低于系统中的原始量子比特或者说物理量子比特，这是因为部分量子比特会在纠错过程中丢失。但Uttley介绍称，由于拥有出色的系统设计，霍尼韦尔的量子计算机不会丢失任何原始量子比特。

他介绍道，“我们现在的量子体积为64，意味着我们能够提供6个有效的量子比特。虽然数字看似不高，但与竞争对手们的区别在于，我们只需要总计6个量子比特即可实现6个有效量子比特。我们的系统不受任何连接性限制，所有量子比特都可实现完全连接，亦不受任何保真度限制。大家可以想见这是一套多么精准的系统。”

离子阱。

霍尼韦尔的硬件设计确实与量子领域其他厂商的方案有所不同。霍尼韦尔系统由捕捉到的离子组成，所谓离子，即具有净正电荷或负电荷的原子。在这套方案中，离子阱是一套经过装配的装置，大小约为常规计算机芯片的四分之一。
过去二十年，科学家们一直在探索如何捕捉离子。相较于其他量子计算实现方法，离子具有某些更为理想的特性，例如由此创建的量子比特相对更稳定——也就是各量子比特间的“相干时间”更长，即所有重要量子保持纠缠态的时间周期更长。

在一篇新闻稿中，霍尼韦尔方面称其计算机系统由一个“超高真实腔室”组成。该真空腔室采用不锈钢球结构，大小与篮球相仿，还设有用于引入激光照射的开口。在运行过程中，研究人员需要利用液氦将该腔室冷却至零下441华氏度、即仅比绝对零度高10度的水平。

离子阱就位于腔室当中。当激光照射到腔室开口并撞击被捕获的离子时，即会发生量子操作，这些操作的基本原理类似于经典计算机中移动电子以通过由硅晶体管组成的栅极。

过去一年中，霍尼韦尔逐步通过新闻采访及正式出版物披露关于这套系统的细节信息。其中包括去年11月霍尼韦尔与微软共同发布的一项合作伙伴关系，旨在通过微软Azure云服务开放这套量子计算系统。

这项合作伙伴关系尚处于测试阶段，目前还没有任何活跃客户。Uttley表示，在最终测试完成之后，这套量子体积为64的系统也将被搬上Azure平台，双方“有望在接下来几周内通过Azure让客户体验到这套系统的表现。”

Uttley还重申了该公司今年3月公布的另一项计划，即努力在未来五年当中以每年一个数量级的速度推动系统量子比特水平的快速增长。

Uttley指出，“我们的意思是，在一年之内，我们至少要实现10个有效量子比特。”按照以2为底进行计算，这样一套系统的量子体积将达到1024。

“我们对达成目标拥有充分的信心。”

而且与竞争对手不同的是，霍尼韦尔的使命在于“打造尚不存在的东西。整个系统开发过程就像修建礼堂，而唯一能够确定的就只有最终容量要求。”

“整个项目必须具备完善的基础设施，并在符合容量要求的前提下保证各子系统的正常运作。目前，我们相当于只完成了一小部分座位的安装。但这已经是成功的第一步，接下来我们可以继续添加更多座位，进而极为迅速地提升量子比特水平。”