基于钻石的量子加速器将量子比特放入服务器机架中
它的制造商设想这种设备将增长到50多个量子位，并安装在卫星和自动驾驶车辆上
PC显卡大小的量子计算机?一家澳德合资的创业公司表示，他们正在研究一种技术，可能在五年内实现这一目标。
当然，今天的量子计算机通常和大型主机一样大。然而，创业公司Quantum Brilliance推出了一款已经上市的、基于钻石的量子计算机，只有服务器机架模块大小。他们表示，他们设想的图形卡大小的设备到2026年可以在卫星和自动驾驶汽车上找到归宿。
传统计算机通过开关晶体管来将数据表示为“1”或“0”，而量子计算机使用的是量子位——量子位——由于量子物理学的超现实性质，它们可以以叠加状态存在，同时为1和0。这基本上可以让每个量子位同时执行两个计算。
如果两个量子位被量子力学连接或纠缠，它们可以帮助同时执行2^2或4个计算;3个量子位，2^3或8次计算;等等。理论上，一台拥有300个量子位元的量子计算机可以在瞬间完成比可见宇宙中的原子还多的计算。
许多量子计算机的一个缺点是，它们需要比深空计算机更低的温度，以及复杂的控制系统。因此，它们今天通常以机柜的形式出现，其大小相当于庞大的大型机——并且致力于解决最困难和最难解决的问题，也许可以通过云在线访问。
现在，量子光辉公司表示，他们已经开发出一种基于人造钻石的可在室温下操作的商用量子计算机。量子物理学家兼quantum Brilliance的首席科学官马库斯·多尔蒂说:“它只有台式电脑或19英寸机架的大小。”
量子光辉的技术基于钻石中的缺陷，每个缺陷都会导致晶体中丢失一个碳原子，附近还有一个异常的氮原子。这些所谓的“氮空位中心”充当量子位元，而钻石有助于保护它们免受热干扰和磁杂质的影响，使它们能够在室温下工作。
“钻石量子计算从2001年就出现了，”多尔蒂说。但它在2015年遇到了一个障碍，超越了几个量子位。量子光辉现在正在克服这一障碍。”
quantum Brilliance的目标不是建造量子大型机，而是建造所谓的“量子加速器”，这是一种紧凑、健壮的量子计算机，类似于个人电脑上的图形加速器。今年3月，量子华晨宣布将于6月在澳大利亚珀斯的波西超级计算中心(Pawsey Supercomputing Center)安装第一批量子加速器。
Doherty说:“我们可以考虑一些小型但很多的量子计算机，它们可能没有大型量子主机那么多的量子比特，但仍然可以为选择的任务提供量子优势，而不是单个具有许多量子位的大型量子计算机。”他补充说，波西超级计算中心的量子先驱计划正在为这些量子计算机开发软件。
量子华晨的第一代量子加速器只有5个量子位。然而，“在5年的时间里，它将会有一个拥有50多个量子位的显卡那么大，”Doherty说。
拥有53个量子位元的谷歌声称，它在量子方面取得了传统计算机的优势，它的Sycamore量子计算机只需要200秒就能完成一次计算，而该公司估计，Summit超级计算机要花上1万年的时间。Doherty说:“我们预测，用14个量子位元，我们将能够在执行相同任务时超过台式电脑上的现代CPU处理器。”
量子光辉为其设备设想的一系列应用包括它所谓的大规模并行量子计算，即许多量子加速器一起工作解决一个问题。
例如，利用经常用于发现新药的分子动力学模拟，“拥有相对少量量子位元的量子计算机可以比超级计算机机架中的单个服务器表现更好——这是一个戏剧性的加速，”Doherty说。“通过将许多这样的量子计算机叠加在一起，你就可以模拟一个复杂的化学系统，每个量子计算机模拟一个包含许多分子的复杂化学系统中的一个分子。”
量子华晨技术的另一组应用涉及移动量子加速器，该公司称之为edge量子计算。
“假设你有一颗卫星，你想用它来执行图像或信号处理，”Doherty说。“卫星会收集大量的信号或图像，而卫星上通常没有足够的计算能力来预过滤或处理这些数据。由于有限的通信链路，传输大量的数据也是一个问题。量子计算机做得很好的一件事就是通过组合的可能性进行排序，这正是在图像和信号处理中的特征识别和特征跟踪中所做的。量子计算可以过滤卫星或其他受限环境(如自动驾驶汽车)中的工作流程。”
Doherty说，在自动驾驶汽车和其他自动驾驶系统中，量子加速器“也可以支持决策”。“量子计算机非常擅长探索可能的事件序列，识别最有可能发生的事件序列，以及最危险的事件序列。所以，如果你有一个神经网络或其他模拟器，可以分析当前的情况，并模拟可能的未来，量子加速器可以从中搜索，找出最可能和最危险的未来。”
edge量子计算的另一个应用将涉及自然语言处理，“比如语音转文本，”Doherty说。“目前，将语音转化为文本的边缘设备有很多错误，因为芯片忽略了两个语音比特，一个单词的两个比特之间的相关性。量子加速器可以帮助减少这些误差，所以在同样的时间框架内，你可以在精度上有一个飞跃。”
Doherty说:“edge的另一个应用是医学成像，除了计算能力限制之外，还有其他限制——例如，当通过云传输医疗信息时，隐私方面也有限制。”“你可以在现场安装一台量子计算机，通过核磁共振和CT扫描进行图像处理。”
在量子计算机上运行量子算法时，量子大型机的性能可能会超过量子加速器。当你有许多小型量子计算机在这样的纯量子算法上工作时，它们的计算能力线性地增加，但当你有一个大型量子计算机，相同数量的量子位都纠缠在一起时，“你会看到计算能力的指数增长，”Doherty说。
然而，量子计算的许多应用实际上涉及到量子计算机与经典计算机在所谓的混合量子算法上一起工作。在这些情况下，事实上，量子光辉的量子加速器可以更深入地与经典计算机集成，可以减少两种不同类型计算机之间交换信息的总时间，“以胜过单一的大型量子主机，”Doherty说。
