澳大利亚量子公司Q-CTRL：致力于消除“噪音”

量子计算现在正处于风口浪尖，成为世界领导人和投资者口中的热门话题。就在上周，英国首相鲍里斯·约翰逊承诺英国将“大力发展量子计算”，几乎同时，澳大利亚总理斯科特·莫里森宣布了一项新的关键技术蓝图，其中包括在未来十年中投资1亿澳元以建立新的量子商业化中心。

大家突然如此重视量子计算是有原因的：这是一种与我们过去完全不同的计算方式。预计量子计算将在人工智能、密码学等基础设施和国防的关键研究领域方面取得巨大飞跃。根据美国科技公司霍尼韦尔的预计，未来 30 年整个量子计算行业的价值将达到1万亿美元。

在澳大利亚，初创公司 Q-CTRL 是这个快速扩张的行业领导者之一，而它的创始人兼首席执行官迈克尔·比尔库克 （Michael Biercuk ）教授则是其领军人物之一。

Q-CTRL 创始人兼首席执行官迈克尔·比尔库克教授（图片来源：Q-CTRL ）

Q-CTRL 公司在今年早些时候发布了一种利用机器学习方法进行量子计算纠错的新方法，迅速占据了新闻头条。因为减少计算过程中由环境“噪音”引起的错误，无疑是量子计算领域目前最大的挑战之一，也是迄今为止阻碍其可扩展性的因素。Q-CTRL 现在已被提名为InnovationAus 2021 卓越奖的国防类别决赛选手。

要了解量子计算的重要一点是，它不是任何当前经典计算机的替代技术，而是一项有潜力解决我们未来面临的问题的新技术，如实现更加真实的气候建模、更高效的太阳能转化和电力存储、更加安全的加密、更加高效的投资、更有效的药物等等。

“量子计算不同于经典计算，就像今天的计算机不同于算盘一样。”比尔库克教授解释说，“我们不应该将量子计算视为下一代笔记本电脑或云服务器。相反，我们应该将其视为一种完全不同的信息编码和处理方式。”

无需深入研究事物的深层物理学，量子计算设备通过同时运行数十亿个场景并准确计算任何给定结果的概率来工作。理论上，量子计算机最终将能够快速计算今天的超级计算机需要数十亿年才能解决的问题。

比尔库克教授表示：“我最喜欢的量子计算的应用领域是量子化学和材料科学，我们目前非常擅长表征已有的化学品和材料的特性，包括颜色、硬度、反应速率等。但我们想设计具有我们想要的特性的材料或化学品时，就很困难，主要是因为我们没有能力在电脑里对这些问题进行建模。”

理论上，量子计算机可以运行所有可能的结构组合，从而从本质上发明一种完全适合某些特定目的的新材料。

“与我们今天的通用机器相比，量子计算机擅长解决不同的问题，因为它们遵循不同的规则——这些规则恰好利用了量子物理学的某些特性，可以为某些类型的问题带来优势，”比尔库克教授说。“这些问题的重要性令人兴奋。”

正是因为量子计算能够解决的问题如此重要，因此目前已经开始了21世纪的太空竞赛——或者更准确地说是量子竞赛。尤其是量子计算在网络安全、国防物流和金融市场等领域的应用前景，因此处于破解密码的量子计算的前沿研究被认为是至关重要的。

Q-CTRL入围了InnovationAus2021卓越奖的国防类决赛（图片来源：Q-CTRL ）

而纠正环境噪音是量子计算研究中的绝对关键。在相关技术完善之前，量子计算将无法超过几百个量子比特。这使得Q-CTRL的工作非常重要，迄今为止，Q-CTRL的工具已经为现有硬件中展示的量子算法提供了超过 25 倍的性能优势。

比尔库克教授说：“量子未来比我们想象的更近。我们预计，在接下来的几年里我们将跨越量子优势的门槛，届时选择量子解决方案，而不是最好的经典替代方案，实际上是有益的。”

编译：王珩

编辑：慕一