北京时间3月10日消息（余予）QSolid合作项目的目标是建立基于尖端德国技术的完整量子计算机，该项目刚刚启动，联邦教育和研究部已经为其未来五年拨款7630万欧元（8400万美元）。该项目的研究重点是高质量（即错误率低）的量子比特。在早期阶段，这台量子计算机将被集成到Forschungszentrum Jülich的超级计算基础设施中，并且将包含几个下一代超导量子处理器，其中包括已被证明计算能力超过传统计算机的“moonshot”系统。第一台演示器将于2024年年中投入使用，将能够测试应用程序以及行业标准的基准。
量子计算机有望在材料和药物开发以及优化交通管理解决方案方面取得突破。将来，它们在某些任务上的能力可能会大大超过传统超级计算机。然而，这项技术仍处于起步阶段。尽管开发可用的量子计算机面临着巨大的挑战，但它也提供了一个从一开始就制定行业标准和保护知识产权的机会。
Forschungszentrum Jülich超导量子计算机的低温设置和控制。（图源：Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau）
专注于工业应用
为了为商业化铺平道路，25家领先的德国公司和研究机构已经加入QSolid合作项目。由Forschungszentrum Jülich协调的研究联盟是德国同类研究中规模最大的。该项目的合作伙伴共同致力于为基于超导量子比特的演示器开发全面的生态系统，该系统将通过Jülich量子计算统一基础设施 (JUNIQ) 向外部用户开放，并根据他们的个人需求定制。
具有多种处理器的量子计算机
合作伙伴的目标是开发一个包含多种量子处理器的系统，该系统基于下一代超导电路并降低错误率。这种方法被国际社会视为是最前沿的，同时它也被谷歌、IBM和英特尔等公司采用。这台多处理器机器将位于Forschungszentrum Jülich，并行运行至少三个不同的量子芯片：一个计算能力超过传统超级计算机的“moonshot”系统；一个专门为工业执行量子计算而设计的特定应用系统；以及优先开发数字孪生和行业标准的基准测试平台。
Forschungszentrum Jülich可项目协调员Frank Wilhelm-Mauch 教授。（图源：Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau）
专注于量子比特质量
“我们的重点是提高量子比特的质量，这是我们在QSolid各个层面上都追求的目标，”Forschungszentrum Jülich的Frank Wilhelm-Mauch教授表示。量子比特易出错的特性是量子计算机发展的一个症结所在。用于存储量子信息的量子态对外部影响的反应极为敏感。它们通常在所有计算操作完成之前就中断了。
“我们考虑的优化是从错误率特别低的下一代超导电路开始，例如，我们计划使用高精度制造方法和新材料系统来实现这一目标。其他基本要素包括量子比特的最佳控制，以及基于固件级别的人工智能 (AI) 的最先进的错误避免方法，QSolid的目标是设定新标准，”Wilhelm-Mauch解释称。
研究机构网络
为了实现在德国制造独立量子计算机的宏伟目标，QSolid正汇集来自全国各地的研究机构、公司和初创企业。来自Jülich的Peter Grünberg研究所的七个子研究所为该项目贡献他们的专业知识；Jülich超级计算中心 (JSC)、中央工程、电子和分析研究所 (ZEA-2) 以及从Forschungszentrum Jülich分拆出来的Qruise也承担了许多重要任务。其他提供宝贵专业知识的研究合作伙伴包括Fraunhofer IPMS和Fraunhofer IZM-ASSID、卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)、耶拿莱布尼茨IPHT、国家计量研究所 (PTB)、CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik，以及乌尔姆大学、斯图加特大学、柏林自由大学、康斯坦茨大学、科隆大学和杜塞尔多夫海因里希海涅大学。
建立全国供应链
许多制造商和初创企业都参与了建立国家开发和供应链的过程。ParityQC、HQS、Rosenberger HF-Technik、IQM、supracon、ParTec、Racyics、AdMOS、LPKF Laser & Electronics、Atotech、Atos science+computing ag、格芯（Globalfoundries）和苏黎世仪器德国公司（Zurich Instruments Germany）作为项目合作伙伴参与其中，这让他们有机会制定第一个行业标准，并在早期阶段开发这一技术的潜力。
Forschungszentrum Jülich的量子基础设施
在开发其超导量子架构时，QSolid可以借鉴包括Rami Barends教授在内的多位专家的经验，Rami Barends教授于去年秋天从谷歌的研究团队转到Forschungszentrum Jülich。下一代量子处理器将主要在 Forschungszentrum Jülich的亥姆霍兹纳米工厂制造。这个由亥姆霍兹协会运营的1000平方米的洁净室综合体，配备了用于生产和表征量子组件的最先进的设施。到2025年，一个额外的设施将以亥姆霍兹量子中心 (HQC) 的形式建造，这是一个专门为量子计算设计的实验室基础设施。
到2024年的第一个系统
QSolid计划中的第一批演示器原型正在耶拿的莱布尼茨IHPT生产，预计将于2024年投入运营。超导电路生产线已经在IHPT到位，并将被转换成一条超导量子电路的试点生产线，作为QSolid项目的一部分。
为了帮助实现项目目标，已经开展重要的前期工作。欧洲旗舰项目OpenSuperQ以及2021年启动的DAQC和GeQcos合作项目成果将被纳入QSolid的活动。
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