文/Stephen Shankland 編譯：lee（稿件）
量子計算機中的基本數據處理元素稱為qubit，並且擁有更多的更好。但是，它們眾所周知是挑剔的，因為像熱這樣的外部影響很容易擾亂它們並破壞量子計算。為了最好地衡量性能，IBM創建了一個名為「量子體積」的測試，該測試旨在反映量子計算機具有多少個量子位以及它們實際完成了多少工作。
在2019年，IBM的量子數量達到了32個。今年，它達到了64個，這是其計劃將每年量子數量翻倍的第二年。這種指數級的進步速度對於使當今的量子計算機變得更加有用非常重要，並且對於保持足夠長的興趣使量子計算機在當今面向研究的機器之外變得切實可行也很重要。
量子計算不會取代為筆記本電腦，伺服器，智能手錶和智慧型手機提供動力的經典設計。但是，如果他們信守諾言，他們將能夠徹底解決當今計算機無法解決的問題。這包括新材料，藥物和化肥等化學過程的分子水平開發；用卡車車隊更快地運送包裹；和更有利可圖的投資組合。
這項技術的重要性足以觸發IBM，谷歌，英特爾和微軟等技術巨頭的長達數年的重大投資計劃，還有眾多初創公司和一個有趣的公司試圖奪回其在計算機行業的地位，霍尼韋爾。不過，這還處於初期階段：IBM是該市場的領導者，目前只有22台計算機在運行，而5月份只有18台量子計算機。
量子計算競賽正在進行
今年早些時候，霍尼韋爾說它擊敗了IBM達到了量子數量里程碑，達到了64個裡程碑。這個領域是合議的並且有點學術性，但是此舉表明傳統計算行業的動態正在發揮作用。現在正在爭相開發最快的量子計算機。
使得量子計算競爭與業內大多數人不同的是，競爭對手採用了截然不同的方法。這就像一場比賽使馬匹對著汽車，飛機對著自行車。
像谷歌的量子計算機一樣，IBM的產品採用了一種超級計算量子位的設計，該量子位的溫度比絕對零高出一小部分，比空間還冷。霍尼韋爾的量子位的包裝方式與「陷井」中的包裝不同，該陷井中裝有帶電粒子，稱為離子。英特爾的想法沒有那麼成熟，而是利用電子作為量子位，利用了稱為自旋的量子力學特性。微軟希望通過一種稱為拓撲量子位的方法來避免量子位的脆弱性。
他們都需要量子位。在普通計算機位可以處於兩種狀態之一（零或一）的情況下，量子位可以通過稱為疊加的量子物理學現象來記錄兩者的組合。另一種稱為糾纏，連結多個量子位的狀態，這使量子計算機實際上可以處理一個更大的可能的一和零組合。
程式設計師控制量子計算機的工作原理是，通過稱為「門」的一系列轉換來按摩其量子位的狀態。理想情況下，這種推動會逐步引導他們尋求特定問題的答案-儘管並非所有的計算挑戰都適合該方法。
更多量子比特
如今的量子計算機已經沒有太多的量子位了-IBM在Falcon量子計算晶片上只有27個量子位用於其量子體積性能測試。但是，還有更多的方法，包括對其53比特位的蜂鳥系統的升級。
IBM Quantum副總裁，該論文的合著者Jay Gambetta說：「我們將很快發布第二版的IBM Quantum Hummingbird，它將大大改善第一個版本。」他詳細介紹了IBM如何達到64量子量。他補充說，IBM的方法將把多個量子處理器連結在一起，從而擴大規模。
打包更多量子比特並保持它們穩定對於量子計算成功至關重要。它們是如此的輕巧，以至於當今的設計師認為數十個或更多的現實世界中的量子比特將必須組合在一起，成為可以共同承受計算錯誤的單個「邏輯」量子比特。最低限度是一百萬左右。
英特爾量子計算硬體總監吉姆·克拉克（Jim Clarke）在本周的Hot Chips處理器會議上的一次演講中表示，英特爾在2018年處理器上嘗試了IBM的超導方法。他說，但是該晶片與常規伺服器晶片一樣大，因此價格昂貴。英特爾選擇了自旋量子位，因為可以將大量量子位塞滿晶片。
霍尼韋爾也認為其離子阱設計將容納很多量子比特，部分原因是它計劃將量子體積每年增加10倍，這比IBM的速度快得多。
甘貝塔（Gambetta）並沒有解僱競爭對手，但表示他們必須證明自己。「我們仍然沒有看到使用自旋量子位的完整，穩定，可訪問的系統。」 至於霍尼韋爾，甘貝塔（Gambetta）希望看到一篇論文，詳細介紹其完整的系統性能，而不僅僅是 元素。
一個困難是控制量子位和破壞量子位之間存在一條界限。這就是為什麼當今的量子計算機可以遠程控制的原因。傳統的計算機將控制信息發送到qubit，並通過大量的電纜束讀取答案。
在Hot Chips，英特爾和微軟的研究人員表示，他們希望開發技術來改善這種控制，方法是將其移至與容納量子位的量子計算晶片接近的獨立處理器中。
克拉克說，英特爾已經製造出了第一代控制晶片，稱為「 Horse Ridge」，並且正在「 Horse Ridge 2」上工作。
微軟也在解決控制問題。微軟在澳大利亞雪梨的量子工作主管戴維·賴利（David Reilly）說，把戲將壓在控制晶片上而不增加熱量。如果您有一台量子計算機，它具有一百萬個量子位，每個量子計算機每秒接收一百萬次指令，那麼這將需要一個控制晶片，該晶片每秒可以處理一萬億比特數據，這意味著該晶片運行溫度很高。
隨著研究人員試圖確定正確的量子計算設計，期望在量子計算方面進行更多的實驗。
Reilly說：「這是我個人的觀點，我們尚未找到理想的平台。」