全球首座混合式量子超級電腦於日本上線

在安裝了「黎明」（Reimei）量子電腦後，日本的富岳超級電腦更具優勢。日本工程師已啟動全球首座混合式量子超級電腦。這部搭載20個量子位元的「黎明」量子電腦，已整合至全球排名第六快的富岳超級電腦中。這個混合平台將致力於處理那些傳統超級電腦需要花費更長時間才能完成的計算。

「黎明」量子電腦的製造商Quantinuum和理研（Riken）的代表在聯合聲明中表示，這部設置於東京附近埼玉縣理研科學研究所的機器，主要將用於物理和化學研究。

量子電腦有朝一日可能會超越傳統電腦，它們有潛力在數分鐘或數秒內完成計算，而以如今最強大的機器來算，同樣的計算可能需要數百萬年。然而，科學家指出，在量子電腦變得足夠大型且可靠之前，將其能力整合到超級電腦中可作為一種權宜之計。

與大多數使用超導量子位元的量子電腦不同，「黎明」使用囚禁離子量子位元。這涉及在電磁場（即離子阱）中隔離帶電原子或離子，並使用雷射精確控制它們的量子態。這使科學家能夠操控這些離子，將它們用作存儲和處理量子資訊的量子位元。囚禁離子量子位元能促進量子位元之間更多的連接和更長的相干時間，而超導量子位元則具有更快的閘連接速度，且更容易在晶片上製造。

理研代表表示，他們選擇Quantinuum的量子電腦進行整合，是因為它具有獨特的架構，能夠物理移動量子位元。這種「離子穿梭」過程可根據需要在電路中移動量子位元，從而實現更複雜的演算法。

量子位元本質上是「嘈雜」的，因此為了有效擴展量子電腦，科學家們正在開發錯誤校正技術，以提高量子位元的保真度。例如，在取得突破後，經過錯誤校正的量子位元可靠性提高了800倍，為量子計算的「下一階段」鋪平了道路；IBM最新的156量子位元量子晶片運行速度比前代快50倍，使其適用於科學研究；全球最快的超級電腦「長劍」（El Capitan）上線，將用於保障美國核武庫安全及其他機密研究。

在「黎明」量子電腦中，物理離子量子位元被組合創建出「邏輯量子位元」，也就是一組在多個位置存儲相同資訊的物理量子位元。邏輯量子位元是實現降低量子位元錯誤率的關鍵途徑，因為將資訊分散存儲在不同位置可分散故障點，這意味著一個量子位元故障不會打斷正在進行的計算。此前，Quantinuum在創建邏輯量子位元方面取得突破，其錯誤率比物理量子位元低800倍，並已將其整合到量子計算處理器中。

雖然「黎明」與富岳的整合系統是首個完全運作的混合系統，但此前已有其他公司測試過此類系統。2024年6月，IQM將一個20量子位元的量子處理器整合到德國加興的SuperMUC - NG超級電腦中。然而，該系統仍處於測試階段，尚未確定公開的全面運作日期。10月，IQM代表宣布，公司將在2025年下半年將一個54量子位元的系統整合到超級電腦中，隨後在2026年整合一個150量子位元的晶片。