照亮2021进击的离子阱量子计算机

　　2020年，离子阱量子计算机的研发驶上快车道，并一路高歌猛进，技术不断突破、产品不断迭代、量子体积（QV）的世界记录不断被打破
　　2021年，离子阱量子计算机的研发依然保持了强劲的发展势头。
　　IonQ的首席执行官PeterChapman对其离子阱量子计算机充满信心，并在近日公开表示：IonQ将在2021年演示模块化量子计算机。早前，IonQ推出了32个量子比特的离子阱量子计算机，其量子体积（QV）可达400万。
　　（IonQ）
　　PeterChapman认为，欲实现规模化量子计算机，需实现模块化和网络化。他表示，目前有两种有效的方法来制造更快、更强大的计算机：一是提高单个组件的性能，例如处理器的速度；二是模块化，增加组件数量，例如增加多个处理器，IBM的Summit超级计算机使用的是第二种方法。同样的两种方法也适用于量子计算机。IonQ、IBM、Google和其他公司正在开发更大更好的量子处理器（QPU），相当于传统计算中的CPU。
　　但也有可能通过简单地建造更多的量子计算机并将其联网来实现规模化，就像我们今天在云上看到的那样。随着计算需求的增加，服务器的数量会不断增加来满足需求。如果你有一个100量子比特的QPU，而你的应用程序需要2000量子比特，这时候，你可以简单地将20个这样的QPU联网在一起，创建一个集群，作为一个更强大的量子计算机。
　　在经典计算中，模块化通常会导致某种性能损失，或者金钱和时间方面的额外开销。但量子计算不存在这个问题。为了让多个量子计算机协同工作，就必须在QPU上纠缠量子比特。纠缠允许两个量子比特保持连接，这样在一个量子比特上执行的操作就会影响另一个量子比特，即使它们相隔很远。在量子比特纠缠之后，就不再关心量子比特的位置、距离或来源，这意味着在初始部署成本之后运行它们没有任何开销。
　　（IonQ量子计算机未来五年发展路线规划图）
　　去年11月份，IonQ发布了量子计算机未来五年发展路线规划图，公司计划在2023年之前，部署机架式模块化量子计算机，并在2025年实现广泛的量子优势。
　　在国内，启科量子早已启动天算1号离子阱量子计算项目，天算1号同样也是模块化量子计算机，该项目预计在23年内完成，技术指标可达到100个可操控量子比特以上，量子体积将达到亿级。公司2022年将启动离子光子纠缠的分布式量子计算机研发，预计2023年实现分布式百比特量子计算机，2025年实现分布式千比特量子计算机。
　　（天算1号）
　　在研发方面，清华大学交叉信息院金奇奂研究组，首次在离子阱系统中实现了超过一个小时的单量子比特相干时间，刷新了此前的纪录。
　　2021年，离子阱领域还有另一个重大消息IonQ的首席科学家和联合创始人ChrisMonroe加入杜克大学，并领导该校的量子中心。2020年11月，杜克大学宣布将扩建量子计算中心，新的杜克量子中心（DQC）将托管杜克的可扩展量子计算实验室（SQLab），该实验室是纠错通用可重构离子阱量子原型（EURIQA）的所在地。该中心预计将于2021年3月进入运行状态，成为由美国能源部1。15亿美元资助的五个新的量子研究中心之一。
　　杜克量子中心致力于制造离子阱量子计算机，目前其系统拥有20个量子比特，随着新中心的建设，团队将追求50个量子比特的系统，以及更小的外观。Monroe表示，杜克量子中心希望加快量子计算技术从实验室向市场的转移，并提高其可访问性，最终目标是将量子计算机直接交到用户手中。
　　量子计算中心的主要价值在于它们能够解决复杂的优化问题，测试许多可能的解决方案，并最终收敛到一个答案。从这些应用中获益最大的领域包括人工智能、网络安全、化学、环境和金融系统。
　　2021年，期待离子阱量子计算机会给行业带来更多惊喜！