进展报告 我们报道的一些量子计算公司最近进行了进展更新。随着数十家公司，从小型初创公司到科技巨头，致力于量子计算，研究成果的流动不断增加，因为他们试图找到实用路径。我们通常关注新技术和重要里程碑，这可能掩盖了任何重大成功最终都是建立在许多渐进进展之上的事实。过去几周，许多公司发布了进展报告，说明他们如何努力让这些技术更接近于一般用途。这些报告没有代表任何重大突破，但所有的工作对于技术的进步都是绝对必要的。这里的目的是传达出为使我们更接近有用事物所需的艰苦努力。 微软进行材料科学研究 微软是为数不多的在拓扑量子比特领域工作的公司之一，基于粒子被限制时发生的独特物理特性。微软的系统依赖于放置在半导体顶部的一条薄超导线。在超导体中，两电子组形成库珀对。但是，如果这条线包含奇数个导电电子——意味着有一个没有配对的电子——它将最终被脱局部化到电线的两端。（因为量子力学是奇怪的。）这至少是理论家们所描述的行为。在公司能够基于这种行为构建量子比特之前，它必须确认这种行为实际上是按理论家的预测发生的。这并不是一帆风顺。该领域的一些早期工作后来被撤回，微软展示的物理系统遭遇了一些怀疑，因为它所展示的系统非常嘈杂。尽管如此，该公司制定了一条基于用成对的纳米线构建量子比特的路线图。本周，该公司发布了一份更新，报告称通过更改其用于制造量子比特的材料而实现了更好的性能。在其早期版本的硬件中，它使用铝作为超导材料（设备保持在接近绝对零度）。铅取代了铝。基础半导体也重新配方以包含一些锡，这改善了其电子与铅中电子之间的自旋轨道耦合。微软使用的设备有两条平行线，并依赖于使用量子点测量对的奇偶性（两者都有一个额外的电子、两者都没有，或混合状态）。如前所述，原系统非常嘈杂，通常会每10毫秒或更短时间自发改变奇偶性状态。借助新材料，奇偶性状态有时可以超过20秒。这种稳定性一直是拓扑量子比特的承诺，这也是微软最初承诺该系统的原因。尽管如此，该公司仍然面临漫长的道路。它仍需要证明能以一种允许进行对个别量子比特和成对量子比特执行计算操作的方式来操纵奇偶性。从长远来看，需要做出关于如何以能够启用错误校正的方式链接个别量子比特的决策。但是，如果这篇论文在同行评审中能够坚持住，微软的硬件赌注似乎是稳妥的。 任何原子都可以 原子计算公司既是微软的竞争者也是合作伙伴，因为其硬件可以通过微软的Azure量子云服务访问。这些公司还共同开发了在原子计算硬件上执行错误校正所需的软件和协议。这里的“硬件”并不是典型计算意义上的硬件。大部分固体材料涉及激光和光导；计算是利用被激光光束悬浮的原子的核自旋来完成的。尽管如此，原子计算公司正在开发某种类似架构的东西，其中有一个存储区、一个操作区和一组备份原子，如果其中一个原子丢失，可以用于替换。用一种称为“光学镊子”的激光配置，用于在这些位置之间移动原子。在一份新手稿中，该公司展示了拥有备用原子的必要性。为了保持原子的状态并将其保持在陷阱中，必须使用激光冷却原子，这些原子在操作过程中往往会升温。冷却是一个缓慢的过程，但如果不这样做，处于高温状态的原子会能够跳出持有它们的激光陷阱，这显然会引入错误。因此，原子计算公司面临一个两难困境：它需要执行操作来进行错误校正，但这些操作增加了错误发生的可能性。它的解决方案是识别出可以以一种方式进行错误校正所需的测量，允许将一个备用的预冷却原子交换到逻辑量子比特中。通过不断测量逻辑量子比特（一个联接的数据存储和错误检测量子比特集合）的状态进行测试时，发现这有很大不同。在逻辑量子比特上进行错误校正而不交换入冷原子会导致