牛津Ionics引领量子计算革新，三年内或迎量子时代
近期，英国牛津大学的衍生公司Oxford Ionics宣布一项令人震惊的突破。这家公司成功制造出全球性能最高的量子芯片，并且可以在标准半导体工厂内大规模生产，计划在未来三年内建造出全球首台实用的256量子比特计算机。这一面向未来的创新或将成为量子计算领域的新里程碑，开启人类迈向量子时代的大门。
量子芯片的核心优势在于无需纠错，这意味着256个物理量子比特相当于256个逻辑量子比特。而现有的物理量子比特因为极度脆弱，即使是量子世界中的微小干扰也会导致其退相干，改变其量子态，无法有效用于量子计算。因此，科学家们需要将多个量子位合成为一个逻辑量子比特来纠错。据估算，目前至少需要400个物理量子比特来构成一个逻辑量子比特，从而实现实用的量子计算。
IBM去年12月发布了世界上首个1121量子位的量子芯片Condor，并通过先进的纠错算法，相当于约11个逻辑量子比特。而哈佛大学仅在三天后发布了一种全新的纠错算法，利用280个物理量子比特构成了48个逻辑量子比特，可以处理280万亿种状态。这些曾被认为是业界的突破和巅峰。
如果牛津Ionics实现的这款256量子比特无需纠错的量子计算机顺利问世，它将远超此前的成就，有望成为“王炸中的王炸”。这样的量子计算机几乎能够模拟青霉素分子的复杂结构，蛋白质折叠的过程也将变得更加容易，甚至优化交易策略，而这些在传统计算机上处理则需占用如同宇宙原子一般多的比特数。
那么，牛津Ionics究竟是如何实现这一壮举的呢？其关键在于创新地用电子代替激光来操控量子比特。牛津Ionics使用的是离子阱量子比特，这些量子比特具有高稳定性、高保真度和可扩展性的优点，能够保持较长时间的量子态且进行精确操作。然而，目前的离子阱量子比特大多依赖激光操控，这需要复杂的设备和光学元件，不容易扩展到更大的离子阱系统，并且激光控制精度有限，误差难以避免而影响到量子计算结果的准确性。
为解决这一问题，牛津Ionics开发出了专利的电子量子比特控制系统，将所有必要的控制功能集成到一个硅片上。这一系统利用标准半导体生产设施和工艺进行批量生产，其单量子比特操作的保真度已达到99.9992%，双量子比特门的保真度也达到了99.97%，均创下了行业新纪录。此外，量子比特数量相比之前减少了10倍，但性能却提高了两倍多。
根据量子计算行业的一致判断，如果量子计算机能够达到数百个保真度约为99.99%的量子比特，将能实现具有商业价值的量子计算。牛津Ionics认为，他们今天的成果已证明人类能够比预期更早进入量子计算新时代，这只需在拇指大小的芯片上放置几百个量子比特即可实现。
牛津Ionics计划依靠成熟的工程技术，现在开始打造一款可扩展的256位量子比特芯片，并在现有半导体产线上生产。量子计算新时代即将到来了吗？牛津Ionics的答案是：再等三年，我们将拭目以待。
