加拿大这家创业公司,正在量子计算机领域领跑

量子计算机是全球正在争夺的新科技高点,加拿大也是其中的领先者之一。CBC报道称,加拿大科研人员已经把量子计算机的研发推进到第三个阶段。专家称技术正逐渐接近商业化。

在多伦多一栋办公楼的29层,没有你所期望看到的普通办公室场景。取而代之的是一个由激光器、镜子和光纤组成的复杂排列,从地板到天花板,构成了这个名为Borealis的量子计算机。

最近,Borealis解决了一个庞大的数学问题,达到了一个里程碑。

Google, CC BY 3.0 via Wikimedia Commons

建造Borealis的公司Xanadu的首席执行官克里斯蒂娜·韦德布鲁克说:“如果我们在最强大的超级计算机上运行这个问题,将需要9000年。对于Borealis来说,它只用了不到一秒钟的时间,这相当不可思议”。

韦德布鲁克说,这只是量子计算机第三次解决普通计算机无法解决的问题,这种情况称为量子优势。第一次是谷歌在2019年,第二次是中国研究团队在2020年。Xanadu的成就在今年夏天早些时候发表在《自然》杂志上。

多年来,量子计算机大多是学术界和政府的焦点。现在,专家们说我们可能接近一个转折点,这项技术更接近商业化。

渥太华大学研究量子计算的副教授安妮·布罗德本特说:“这是一个非常好的一步,表明这项技术已经成熟......并可能成为更广泛地采用量子计算机的候选者”。

韦德布鲁克说,量子计算机的潜力几乎是无限的,为“解决从金融到药物发现和材料设计等行业的重要商业问题”打开大门。

指数级的可能性

量子计算中使用的概念可能看起来令人匪夷所思,而且非常强大。普通计算机使用0和1来编码信息,称为二进制数字,或简称为比特。利用量子物理学,这些超级计算机可以使用1、0或两者之间的任何数值,被称为量子位元。这使它们在处理更复杂的问题时能够更快地进行计算。

但这两种类型的计算机之间的最大区别在于它们如何实际处理问题。如果一台普通计算机试图通过一个迷宫,它将一次考虑每一条可能的路线。而量子计算机会一次性考虑所有的路线。

西蒙弗雷泽大学物理学副教授、温哥华量子创业公司Photonic的创始人斯蒂芬妮·西蒙斯说:“只要增加一个量子元,你的系统的计算能力就会加倍。这是指数级的......所以规模是超乎想象的,这就是我们希望利用的那种力量”。

7月,西蒙斯和她的团队也在《自然》杂志上发表了一项创新:一个能容纳15万个量子元的硅芯片。由于硅已经被广泛用于技术领域,西蒙斯说在更大的范围内生产这些更强大的芯片将更加容易。

她说,我们接下来看到的是量子的商业化。我们将开始看到小的闪光点,然后突然间它将改变我们的一切。

全球情况

建立一个能够解决各种问题的通用量子计算机的竞赛正在进行。根据全球管理咨询公司麦肯锡公司的数据,这个领域的初创企业正在蓬勃发展,有23家量子企业设在加拿大。美国是唯一进一步领先的国家,有59家量子相关的初创企业。

韦德布鲁克说,这一领域的增长提供了一个吸引科学人才到加拿大的机会。

她说:“Xanadu正在做......某种意义上的人才引进。我们有超过一半的人开始时实际上是来自海外”。

像IBM、谷歌和微软这样的美国企业重量级企业正在大力通过商业化推进,亚马逊和霍尼韦尔也是如此。而政府也越来越多地将量子计算作为优先事项。美国刚刚签署了芯片和科学法案,为量子、计算和人工智能的研究和开发提供了约2800亿美元的资金。同时,中国和欧盟也在大力投资这项技术。

渥太华大学教授布罗德本特说:“我们看到的情况是,国际竞争非常激烈。加拿大在许多领域传统上一直领先......我们希望保持这种努力”。

加拿大在2021年的联邦预算中承诺,为建立国家量子战略提供3.6亿美元。西蒙斯说,她希望通过持续的投资,“我们真的可以在留住工作岗位、留住人才和实际受益于这一经济突进上,发挥巨大作用”。

越来越实用

虽然量子计算机仍处于萌芽阶段,但专家已经指出,它们有可能解决气候变化和网络安全等复杂问题。这项技术也开始逐渐进入商业计划,高盛公司使用量子计算机来改善期权融资的计算,大众汽车公司希望使用量子计算机来优化其生产。

马里兰大学的理论计算机科学家丹尼尔·戈特斯曼教授承认,这个行业仍有很多炒作。

他说:“有很多理由对量子计算的未来抱有希望,但也有不确定性......进展可能会放缓”。

但他仍然预测,量子计算机将不负众望。这只是一个时间问题。“在我们得到足够大的、对处理任何事情都有用的计算机之前,还需要一些时间,甚至比我们预期还需要更长时间”。

这项技术确实面临着障碍,包括成本和生产规模,但西蒙斯预计量子计算将带来巨大的变化。

她说:“即使你不在你的办公桌上使用量子计算机,你仍然会受到影响。因为很多公司将能够利用计算能力的这种指数级提升,来改变他们给消费者提供产品的方式”"。

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