聯網量子計算機來了！IonQ收購量子網絡公司

時間：2023-06-15 01:39:02 | 來源：網站運營

時間：2023-06-15 01:39:02 來源：網站運營

聯網量子計算機來了！IonQ收購量子網絡公司：

光子盒研究院出品









今天，離子阱量子計算公司IonQ宣布收購Entangled Networks公司的運營資產，該公司位于多倫多，專注于實現跨多個分布式量子處理器的計算。作為交易的一部分，Entangled Networks團隊將加入IonQ，成立IonQ加拿大公司，加強IonQ已經在不斷增長的國際存在。這是IonQ的首次企業(yè)收購。




Entangled Networks是一家成立于2021年2月的新公司，它得到了位于耶路撒冷的投資平臺OurCrowd的支持。根據其主頁，其合作伙伴還包括加拿大的ventureLAB、MaRS和INO，以及微軟、英偉達和IBM Quantum。









聯網量子計算機




經典超級計算機是通過將盡可能多的核放在一個處理器上，然后將這些處理器/計算機聯網在一起實現的。應用程序被劃分到多個核和處理器上，以分配工作負載，并通過網絡在不同的處理器之間進行通信。




要讓量子計算機大規(guī)模擴展，需要遵循類似的模型。未來的量子計算機將需要由多個處理器構建而成，并聯網在一起。但與經典網絡不同的是，量子計算機允許核之間的糾纏形成一個大得多的量子計算機。量子計算機使用網絡進行計算，而不是通信。






Entagled Networks技術描述




對Entangled Networks的收購進一步實現了IonQ開發(fā)能夠支持未來量子網絡的量子系統(tǒng)的目標。IonQ自己的量子網絡硬件目前正在開發(fā)中，IonQ預計在2023年展示兩臺量子計算機之間的量子網絡的早期版本。




Entangled Networks專門開發(fā)用于連接數據中心內的多個量子處理器以創(chuàng)建更大系統(tǒng)的硬件和軟件解決方案。這與IonQ的戰(zhàn)略不謀而合，因為他們長期以來一直計劃使用模塊化量子計算方法來擴展他們的量子計算機。






使用光子互連的量子多核架構的概念圖




實現這一點非常具有挑戰(zhàn)性。不僅必須為互連開發(fā)必要的硬件組件，而且重要的是擁有良好的優(yōu)化軟件來采用大型量子程序并將其拆分到多個處理單元中。不同處理器之間的門操作將比單個處理器內的門操作慢得多且保真度低。多處理器系統(tǒng)可能不具有單個離子阱設備中的量子比特的全連接。編譯軟件會盡量減少處理器間門操作的使用，以提高系統(tǒng)性能，但不能完全消除處理器間門操作。




為了實現聯網，IonQ做了很多前期工作。例如，2021年8月，他們首次推出可重構多核量子架構，預計可將每個芯片的量子比特數量擴展到數百個。隨后，他們啟用了新的鋇量子比特，據稱這是一種更容易聯網的量子系統(tǒng)。公司計劃將多個量子處理單元與光連接在一起創(chuàng)建一個處理能力大大提高的模塊化系統(tǒng)，鋇量子比特將為更高水平的設備集成和更容易的多系統(tǒng)聯網鋪平道路。




Entangled Networks的MultiQopt產品為模塊化系統(tǒng)架構(例如IonQ開發(fā)的)提供了量子電路優(yōu)化。因為量子處理器(QPU)集群的互連不是簡單的構建光纖網絡并將設備連接在一起的問題。與經典集群不同，量子力學定律不允許克隆量子數據，這就是為什么配置必須使用特殊的硬件、算法和編程來處理。




Entangled Networks的多核技術和工程團隊提供：

• 由光收集系統(tǒng)和網絡結構交換機組成的硬件
  
  
• 包含算法庫、優(yōu)化控制器和實時網絡控制的軟件
  
  
• 網絡專業(yè)知識
  
  

IonQ的總裁兼首席執(zhí)行官Peter Chapman解釋說：“隨著今天對Entangled Networks的收購，IonQ離開發(fā)能夠解決當今和未來最復雜問題的量子網絡又近了一步。雖然經典的超級計算機網絡在處理器之間進行通信以劃分工作負載，但我們的量子網絡的目標是大規(guī)模糾纏量子比特，這將帶來更大、更強的計算系統(tǒng)。我們今天正在為未來的增長、可擴展性和量子的采用奠定基礎。”




在接下來幾年，IonQ計劃將收購的技術集成到其量子計算機架構中。全面的模塊化連接將提供系統(tǒng)內任何量子比特之間的連接，位于任何數量的量子處理器之間。高度可擴展的架構應該足夠強大，能夠執(zhí)行大規(guī)模、復雜的量子計算問題，而不管問題的結構如何。




實際上，IonQ本身擁有開發(fā)QPU網絡所需技術的內部能力。在過去的十年里，IonQ聯合創(chuàng)始人Chris Monroe、Jungsang Kim和其他人研究了使用QPU設備之間的高帶寬連接將量子計算機聯網所需的技術。但收購Entangled Networks是比繼續(xù)在內部開發(fā)該技術更好、更有效的選擇。IonQ在獲得網絡技術的同時，還節(jié)省了大量的開發(fā)成本。









聯網是必然，但現在是好的時機嗎？




量子計算機未來必須聯網，這是行業(yè)共識，但現在是好的時機嗎？特別是單機仍有巨大發(fā)展空間的情況下。實際上，IBM也在推進模塊化量子處理器，今年除了推出1121量子比特的Condor芯片，還將推出133量子比特的模塊化量子處理器Heron。從2024年開始，IBM將全面啟用模塊化處理器。






IBM量子計算路線圖




對比IBM的路線圖，IonQ計劃今年將量子計算機聯網似乎并不算早，但是對比兩家公司的量子比特數，就會發(fā)現差異所在。目前IBM單個芯片已經做到了433個量子比特，即使是做成模塊化，單個芯片至少也是133個量子比特。IonQ多少呢？32個量子比特。




只有32個量子比特，IonQ就開始尋求聯網，可能與離子阱技術的擴展性有關，因為單個阱中可容納的離子數有限，目前而言，單個阱中不可能容納433個離子。因此，為了擴展量子比特數，需要提前走上聯網之路。




需要說明的是，將多個量子處理器合在一起組成一個大的處理器，與量子計算機的聯網還是有所區(qū)別。例如，IBM將于2024年推出的1386+量子比特Flamingo，雖然由多個處理器組成，但如果只需要一套配套設施，相當于還是同一臺量子計算機。聯網量子計算機則指的是不同量子計算機之間的連接。




從已有的信息來看，IonQ確實是整機之間的連接。這樣一來，一個離子阱就需要配上全套的真空、激光和探測設備。假設每個離子阱32量子比特，擴展到1000量子比特可能需要30多套設備，一個足球場都放不下。不過，離子阱量子計算機的小型化，一直都是學術界和產業(yè)界努力的方向。






離子阱量子計算機的擴展之路（圖中時間為預測）




究竟IonQ最終呈現的聯網量子計算機是什么樣子，今年的余下時間讓我們共同期待。下面這個視頻可以幫助您更好地理解離子阱量子計算機的聯網：







參考資料：

[1]https://ionq.com/news/networked-quantum-computers-ionq-acquires-assets-of-entangled-networks

[2]https://www.forbes.com/sites/moorinsights/2023/01/10/ionqs-acquires-entangled-networks-and-locks-in-quantum-networking-technology-critical-to-its-future-success/?sh=369ec403784f










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