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大型公司长期以来一直不愿采用的用于构建量子计算机的技术正在蓬勃发展。在过去的十年中，随着量子计算已从学术活动转变为大型企业，聚光灯主要集中在一种方法上-IBM和英特尔等技术巨头所采用的微小超导环路。去年，谷歌宣称它已经通过量子机器实现了“量子优势”，该量子机器首次执行了超出最佳经典计算机实际能力的特殊计算。但是，使用捕获在电场中的离子的另一种方法在寻求制造商用量子计算机方面越来越受到关注。#量子计算机对人类发展的影响#

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今年早些时候，霍尼韦尔推出了第一台量子计算机，该量子计算机使用了被捕获的离子作为其量子比特的基础，该量子计算机已经悄悄地研究了十多年。霍尼韦尔总部位于北卡罗来纳州夏洛特，是第一家采用这条路线的老牌公司。在10月，该公司又推出了升级版机器，它已经有计划扩大规模。
上个月，马里兰大学的分拆公司IonQ宣布了一种离子捕获机器，该机器可能被证明与IBM或谷歌的机器具有竞争力。规模较小的衍生公司，例如英国的Universal Quantum和位于奥地利因斯布鲁克的Alpine Quantum Technology，也吸引了被困离子项目的投资。
俘获离子量子计算机并不是什么新鲜事物：它们是1995年第一个基本量子电路中qubit的基础1，远早于超导环。美国科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究院（NIST）的量子物理学家丹尼尔斯里希特（Daniel Slichter）表示，将所有组成部分放在一起以构建可行的商业系统的努力“现在正在爆发”。
量子计算仍处于起步阶段，尽管多家公司争相宣称自己的量子计算机是最先进的，但现在说哪种类型的硬件（如果有）将占上风还为时过早。随着公司采用一系列技术，这一领域比以往任何时候都更加广泛。

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大量计算
古典计算机将其信息存储为1和0，但是量子位以1和0的精细叠加形式存在。通过纠缠的量子现象，量子位的状态可能会纠缠在一起，并且其波状量子态的干扰应该允许量子计算机携带某些大型计算比最好的经典机器快几倍，包括查找素数的因子。
任何具有两种可能的量子力学状态的系统（例如超导环路中的振荡或离子的能级）都可以形成量子比特，但是所有硬件类型都有优缺点，并且每种硬件在形成完整的量子方面都面临很大的障碍。一台能够通过例如破解常规加密来实现量子计算最初承诺的机器将需要数百万个单独可控制的量子位。但是大小不是唯一的问题：量子位的质量以及它们彼此之间的连接程度同样重要。
随着连接数量的增加，微妙的量子位及其操作中由噪声引起的错误频率趋于增加。数以百万计的qubit一起计算时，每种需求都需要以足够低的错误率工作，从而可以在称为“错误校正”的过程中检测到并纠正错误，尽管物理学家希望更小的，更嘈杂的系统在短期内被证明是有用的。

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利弊
在过去的几年中，超导回路的快速发展可能会使被困的离子留在尘埃中。谷歌，IBM和其他公司已经开发了具有大约50个或更多高质量qubit的机器。IBM的目标是到2023年拥有1000量子比特的机器。加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的量子物理学家约翰马丁尼斯（John Martinis）、谷歌量子硬件负责人都认为，谷歌将使用与以前相同的基本架构，实现量子优势，实现下一个重大里程碑的纠错。

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迄今为止，超导量子位受益于许多公司的熟悉程度，因为它们的基本组件与经典芯片技术兼容。赫尔辛基大学量子物理学家Sabrina Maniscalco说，将离子信息存储在电场中各个带电原子的能级中的俘获离子量子位具有许多固有的优势。它们的操作不易出错，并且各个离子的微妙量子态比超导量子位中的离子态持续时间更长，超导量子位虽然很小，但仍然由大量原子组成。此外，超导量子位往往只与它们最近的邻居相互作用，而被捕获的离子则可以与许多其他离子相互作用，这使得运行某些复杂的计算变得更加容易。
但量子软件公司纽约图灵公司的创始人米歇尔赖利说，被困的离子有缺点：它们比超导量子位的相互作用慢，这在计算系统中出现的实时错误时非常重要。单个陷阱中可以容纳多少离子并使之相互作用，是有局限性的。IonQ的最新模型包含32条被束缚的离子。使用激光拔出任意两个会导致它们相互作用。为了扩展到数百个量子位，该公司正在研究使用光子链接多个量子位链的方法。该公司的目标是每年将其量子比特数量增加一倍。