日加速推进“中性原子”量子计算机研发

　　参考消息网5月13日报道 据《日本经济新闻》网站5月3日报道，科研人员正在利用“中性原子法”开发具有实用价值的量子计算机。京都大学和日本国立自然科学研究机构分子科学研究所的核心成员一直在研究此类方法，他们于4月联手成立了一家初创企业，旨在开发一种有望投入商用的量子计算机。早稻田大学的一家初创企业和三菱电机则联手启动了通过高速通信将计算机连接在一起以便实现大规模量子计算的研究。

　　目前，量子计算机主要包括超导、离子阱、中性原子、半导体、光子等多种类型。中性原子法涉及使用一种称为光镊的技术捕获电中性的原子并将其用作量子比特。该方法也被称为“冷原子法”，因为它使用激光冷却原子以抑制其热运动。它不需要像超导量子计算机那样的大型低温制冷机，而且其设计具有高度灵活性，可以轻松增加量子比特的数量。

　　4月成立的新公司名为Yaqumo，主要由京都大学教授高桥义朗和分子科学研究所教授大森贤治领导的研究团队组成，他们正在开发一种“容错量子计算机”，该装置可以快速执行传统计算机难以进行的计算，并且产生的错误更少。

　　两个研究团队在中性原子法的研究和开发方面均处于日本领先地位。京都大学使用镱，而分子科学研究所使用铷作为量子比特的原子。新公司将汇集双方的研究成果，力争在2027年前研制出第一台利用镱原子集成超过1万个量子比特的实用机型。

　　量子计算机要想全面投入实际应用，就需要具备容错的能力。可能面临的挑战包括“量子纠错码”，它通过将易出错的量子比特分布在多个物理量子比特上来保护它们，从而实现对错误的检测和纠正，以及准确创建被称为“魔法态”的特殊量子态的技术，从而实现高级计算。

　　Yaqumo的原型机将以京都大学拥有的使用镱原子的实验设备为基础进行开发，但它也将利用分子科学研究所正在开发的力争在2025年投入使用的铷原子量子计算机的研究成果。Yaqumo首席执行官中小司和广表示，为了实现未来量子计算机的量产，“我们计划通过模块化设备来降低成本”。

　　关于中性原子量子计算机，由日本主导的研究正在进行中，旨在通过光纤连接多台机器来增加可处理的量子比特数，从而实现真正的量子计算。

　　量子初创企业NanoQT已与三菱电机合作，于4月开始进行联合演示实验，以建立可用于多个基于中性原子的量子计算机之间的高速、大容量通信的连接技术。两家公司表示，其目标是尽快完成原型机。

　　NanoQT成立于2022年，基于早稻田大学教授青木隆朗的研究成果。其拥有一项名为“纳米光纤谐振器”的技术，利用比光的波长更细的光纤作为波导，增强光与原子的相互作用，高效产生量子纠缠。三菱电机负责开发利用光镊控制原子量子比特排列的技术。两家公司的目标是通过结合技术优势，实现量子计算机之间的高速、大容量通信。

　　近年来，哈佛大学与美国量子时代计算公司在大规模量子计算所必需的量子纠错以及与魔法态相关的技术领域，相继公布了基于中性原子的量子计算机的研究成果。

　　与此同时，日本分子科学研究所的研究人员开发出了高速(量子)门操作技术，而京都大学则开发出了利用两种原子更容易纠正量子误差的技术。创造更大规模设备和容错率更高的实用机器的国际开发竞赛愈发激烈。（编译/刘林）