IBM期望通过牺牲连通性以完成量子计算的规模化； QQCI宣布成立QUBT大学

IBM期望通过牺牲连通性以完成量子计算的规模化

国际商业机器公司（International Business Machines Corporation， IBM）于近日宣布其下一代量子处理器 Big Blue 将全面采用六角晶格的布局。

此前，IBM使用的是方格结构，而这种结构也被包括谷歌（Google）和Rigetti Computing在内的多家厂商所采用。相比之下，新的六角晶格构架拥有更低的连通性。IBM之所以愿意降低连通性，是因为目前量子比特依然很容易出错。而连通性越高，错误率也会随之提升。IBM的研究人员声称通过降低连通性，可以使得错误率指数级下降，从而使得更大规模的量子计算成为可能，并在未来解决实际的现实问题。

事实上，IBM早在去年就首次推出了所谓的 heavy-hex 结构，且该公司正在逐步更新现有量子处理器的构架。从本周起（2021年8月9日，星期一），IBM云端上的20多个处理器都将使用该设计。IBM的研究人员表示，该构架将被沿用至2023年，并将被用于设计旗下代号为 Condor 的新量子处理器。据称，Condor将支持高达1121个量子比特。

IBM的 heavy-hex 构架基于六角晶格，其中蓝色为控制比特而绿色和蓝色则代表目标比特 | 图片来源：IEEE Spectrum

QQCI宣布成立QUBT大学

量子计算股份有限公司（Quantum Computing Inc.，QCI）于近日宣布了QUBT大学项目（QUBT U）。该项目将通过提供QCI的旗舰产品 Qatalyst，让合格的学生获得量子计算和量子算法的实践经验。其中，较为典型的例子为二次无约束二元优化（Quadratic Unconstrained Binary Optimization，QUBO）以及量子近似优化算法（Quantum Approximate Optimization Algorithm，QAOA）。

Qatalyst | 图片来源:QCI官网

Qatalyst 是一款用于解决经典和量子计算机以及量子教育资源上的复杂优化问题的即用型软件。通过该学习项目，学生们最终可以在几天内解决他们一个量子相关的问题，而不需要用几个月的时间将同一个量子问题编码成量子程序。QUBT U 让学生有机会使用先进的量子技术使用各种经典或量子计算机。借助 Qatalyst，学生可以通过 AWS Braket 在经典计算机和各种量子计算机（包括 D-Wave、IonQ 和 Rigetti）上解决复杂的约束优化问题。

量子计算帮助更精确地检测石油泄漏

橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）是美国能源部（U.S. Department of Energy）下属的最大的国家实验室之一。该实验室目前正与俄克拉何马大学（University of Oklahoma）以及路易斯安那州立大学（Louisiana State University）共同开发一套量子系统，以帮助更快地检测到地下的油气泄漏。

目前，主流的光学传感器利用光纤缠绕运输管道来检测液（气）体的流动以及泄漏，且这些传感器普遍使用经典光源。在最新的量子传感器中，研究人员使用了带纠缠的量子光源来代替经典光源。由于带纠缠的量子光源拥有更小的背景噪声，相应的量子传感器也可以检测到更小的（泄漏）信号。

Riverlane将为英国国家量子计算中心开发量子软件

英国国家量子计算中心（National Quantum Computing Centre，NQCC）是由英国商业、能源和产业战略部（Department for Business, Energy and Industrial Strategy）下属的研究与创新部门（UK Research and Innovation）创立的，其职能在于推进英国境内量子计算的开发工作。

NQCC于近日与初创公司Riverlane达成了合作关系，Riverlane将为NQCC开发一套用于基准测试的量子软件套装。据悉，这将是NQCC开发量子计算机的第一步，其目标是于2025年制造拥有超过100个量子比特的量子计算机。

磁性斯格明子或为量子比特的物理开发提供新的平台
在目前量子计算机的开发竞赛中，超导量子比特遥遥领先一众候选方案。然而，该方案本身也面临着诸多的问题，其中最迫切的便是超导量子比特难以扩展到更大的系统。因此，科学家们一直没有放弃寻找新的物理平台。

近日，来自美国加州理工学院（California Institute of Technology）和新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University）的研究人员提出磁性斯格明子（magnetic Skyrmions）也可以被用于模拟量子比特。相关文章 Skyrmion qubits: A new class of quantum logic elements based on nanoscale magnetization 发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》上。

处于纳米碟之间的斯格明子 | 图片来源：Phys. Rev. Lett. 127, 067201 (2021)

在该方案中，作为量子比特的斯格明子可以被稳定在两个磁性纳米碟之间。研究人员表示可以通过外加的磁场和电场对斯格明子进行操控，并通过磁强计（magnetometer）进行读取操作。在该平台中，量子比特仅可与临近的比特相互作用。作者在文中提供了一些用于实现该系统的备选材料，同时声称该系统具有可扩展性且易于实现。

封面图片来源：en.econostrum.info

参考来源：

1.https://spectrum.ieee.org/ibm-s-quantum-computing-compromise-the-road-to-scale

2.https://www.hpcwire.com/off-the-wire/quantum-computing-inc-announces-qubt-university/

3.https://www.ornl.gov/news/quantum-sensing-oil-leaks

4.https://www.hpcwire.com/off-the-wire/riverlane-awarded-first-contract-to-supply-quantum-software-to-uks-national-quantum-computing-centre/

5.https://physics.aps.org/articles/v14/s99

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