在许多方面，量子计算都是高性能计算的圣杯。该技术有望显着加速模拟和机器学习，但最可怕的是，它将使得现在的加密体系毫无安全性可言。量子计算是希望还是恐惧，这取决于你如何看待它。

但是，目前兑现这些承诺仍然难以实现。PsiQuantum首席战略官Peter Shadbolt表示，虽然量子计算领域正在取得一系列进展，但仍有许多未解决的重大挑战。

他说：“我们正处于量子计算的一个非常激动人心的时刻，很多人已经成功地在少量量子比特上构建了小型系统。”他还并补充说，问题是虽然这些项目已获得成功，但它们在商业上还不具备有可行性的规模，并且他们还需要进行纠错。这将需要数百万个量子比特。

对于那些不熟悉的人而言，需要了解量子比特是量子计算机运行的基本单元。它们是传统计算机使用的比特的量子等价物，但除了表示为1或0之外，量子比特也可以是两者的叠加。它们就像计算机世界的薛定谔猫。

量子比特之间也很难相处。Shadbolt说：“量子比特的错误率一般都在百分之几的数量级。这比手机中的晶体管要糟糕得多。”他补充道，那还是考虑了在它们进行工作之前所需的奇特材料和低温等因素。

量子领域最大的问题是制造

与其他专注于小规模系统商业化的量子计算初创公司不同，PsiQuantum的目标是打造第一台具有百万以上量子比特的量子计算机。

“我们没有像我们的许多竞争对手那样，去构建一个由100个量子比特组成的小型系统并将其连接到互联网。”Shadbolt说：“我们已将所有的时间和金钱投入到架构和制造流程、封装、组装等挑战上。我们认为完成这些挑战实际上会带着我们到达那个有价值的终点。”

他解释说，量子计算面临的越来越多的大挑战都与量子比特无关。它不是量子物理问题也不是属于大学实验室的科研问题，而是制造上的问题。

Shadbolt承认，解决这个问题并不是一项小任务。这些系统通常需要特殊材料、极低温度、强真空和原子级制造能力。但PsiQuantum有一个解决这些问题的计划。

今年早些时候，PsiQuantum与半导体制造商格罗方德(GlobalFoundries)达成了正式合作伙伴关系，以正面应对这一挑战。

“在300毫米晶圆生产制造工艺上，你真的找不到比格罗方德这样更成熟的公司了。”Shadbolt说，没有什么可以超越它的企业了。此外，一旦他们共同封装的光开关等技术进入到市场，这些技术可以让格罗方德占上风。

格罗方德公司的计算和有线基础设施副总裁Anthony Yu表示，在光学量子计算的这条道路上，PsiQuantum的量子计算机中运用了许多相同的技术，这对将共同封装的光学器件成功推向市场是非常必要的。

造百万量子比特的量子计算机

PsiQuantum正在格罗方德的设施中批量生产几个关键组件中的其中一个，即单光子探测器。这种探测器能接收作为光子传输的信号(换句话说就是光)，并能将它们转换成电信号。

Yu解释说：“我们讨论的不是通过场效应收发器控制电子的过程……而是控制光子，通过波导控制光，将光带进和带出芯片，然后对它们进行检测以确保不丢失光，并将它们转换成电子进行处理。”

Shadbolt表示，虽然这是该公司的一个重要里程碑，但基于这项技术开发实用的量子计算机仍有很漫长的路要走。在接下来的几年里，PsiQuantum和格罗方德的目标是，使用专为量子计算机设计的新材料开发出新的低损耗波导和高性能开关模块。

Yu说，双方现在才刚开始将这些模块整合在一起。Shadbolt表示，一旦这些组件被集成到单个封装体中，他们的挑战就变成了如何扩大规模。

“当你意识到需要一百万个量子比特时，你会立即去讨论把许多功能集成在一起以构建该系统的硅芯片。”Shadbolt说，“人们目前讨论的是一台像建筑物一样大小的机器。在许多方面，它看起来就像是一台普通的超级计算机。”

他解释说，如今，大多数商用量子计算机的最大器件是它所连接的极低温设备。这种创造极低温环境的制冷机仅限于使用单个芯片，它目前只能运行为数不多的量子比特。

至于PsiQuantum的第一台量子超级计算机何时上线，该公司显示出乐观的心态，表示其迟早会出现的。Shadbolt说：“我们相信到本世纪中叶，我们应该能够完成构建百万量子比特量子计算机所需的所有制造工艺。”（编译:Qtech）