2023 年 4 月 27 日

 

• 來自慕尼克附近加興的初創公司計劃在三年半內用中性原子建造量子計算機。
• 位於烏爾姆的 DLR 創新中心正在開發具有 100 多個量子比特的系統。
• planqc 使用放大一千倍的原子相互作用。
• 重點：量子技術、量子計算、數位化

 

中性原子、鐳射晶格、糾纏：量子計算機1 * 的計算和存儲單元可以由這些產生。這些 qubits 2越多無錯誤地工作，量子計算機就越強大。在這種情況下，來自中性原子3 的量子比特被認為是有前途的。為了推進研發，德國航空航太中心（DLR）下達了命令：來自慕尼克附近加興的啟動計劃將在三年半內建造一台基於中性原子的量子計算機。訂單金額為 2900 萬歐元。

(* 詞彙表見下文)

與帶電離子不同，原子是電中性的。所有同類原子都具有相同的性質。planqc 使用處於“基態” 的它們進行量子計算：“為了使中性原子成為量子比特，它們首先必須被雷射光束捕獲並保持在真空中，”Planqc 博士說。DLR 量子計算計劃(QCI)負責人 Robert Axmann 。然後原子以規則的方式排列，類似於雞蛋盒，並且可以用鐳射操縱。這就是創建單個量子位元的方式。“為了讓兩個量子比特相互作用，原子被置於所謂的裡德堡態。沒有相互作用或糾纏4，量子計算機就無法工作，”Robert Axmann 解釋道。

處於裡德堡態的原子在原子殼中的最外層電子比正常情況下離原子核遠得多。這使得原子大了一千倍。簡而言之，到目前為止，一個裡德堡原子阻擋了相鄰的原子，並與另一個距離更遠的裡德堡原子相互作用：這樣，原子殼就成為了量子計算機的計算構建塊。

 

在 DLR 研究所和其他初創企業附近開展開發工作

planqc 現在正在使用這項技術製造原型量子處理器。它應該成長為一個擁有超過 100 個量子位的系統。量子計算機還應該是可擴展的，並且在透視上是可糾錯的。這意味著可以增加量子比特的數量並且系統將正常工作。易錯性被認為是量子計算中最大的障礙之一。

planqc 使用烏爾姆DLR 創新中心的辦公室和實驗室進行開發工作。在 DLR 研究所附近，初創企業和公司已經代表 QCI 生產基於鑽石中氮缺陷5的量子計算機、光子6量子計算機、具有模擬計算機和自旋量子位7的混合系統。漢堡的第二個 DLR 創新中心關注基於離子阱8 的量子計算機。具有固態自旋的量子計算機的申請過程最近結束了。

“多樣性是 DLR 量子計算計劃的一個重要特徵。QCI 追求不同的技術方法，以研究各自的優缺點。通過這個項目，我們正在用另一種有前途的技術擴展我們在烏爾姆基地的量子計算機產品組合，” QCI 項目經理 Karla Loida。目前尚不清楚哪種架構將適用於量子計算機。有些已經相對成熟，例如超導9系統，但它需要極低的溫度。此外，還有其他適用於量子計算機的系統。

 

DLR 量子計算計劃

DLR 量子計算計劃 (QCI)構建了不同架構的原型量子計算機。相關的技術和應用也正在開發中。DLR 涉及公司、初創企業和其他研究機構，以共同推進量子計算生態系統的工作和建立。

德國聯邦經濟和氣候保護部(BMWK)為 DLR 提供了四年的資源，並向公司授予了大量訂單。DLR 將自己的技能和問題貢獻給研發，並專注於將它們轉化為業務。

 

使用量子比特進行快速計算

量子計算機是面向未來的一項重要技術：它們可以比經典超級計算機更快地在特定應用領域進行計算和模擬。例如，它們可用於交通和能源部門，也可用於基礎研究或衛星運行。量子計算機使用量子力學10效應，例如糾纏和疊加11來自：你的量子位（qubits）可以同時呈現 0 和 1 狀態——而不是像經典計算機那樣一個接一個。這反過來又讓量子計算機變得如此強大。DLR 的幾個研究所正在研究量子技術。DLR 也非常需要在未來對量子計算機進行研究。量子計算的潛力也是德國經濟未來國際領導地位的基礎和突破性能力之一。

 

planqc GmbH (Garching near Munich, Bavaria)

深度科技公司planqc由馬克斯普朗克量子光學研究所和慕尼克路德維希馬克西米利安大學的研究團隊於 2022 年創立。planqc 構建了將資訊存儲在單個原子中的量子計算機。量子位排列在高度可擴展的陣列中，並通過精確控制的鐳射脈衝進行操作。planqc 是第一家從慕尼克量子穀湧現的初創公司。

 

[照片]

基於光學晶格中鍶原子的量子模擬器

planqc 構建了將資訊存儲在單個原子中的量子計算機。量子位排列在高度可擴展的陣列中，並通過精確控制的鐳射脈衝進行操作。