几十年来，计算机的能力似乎以一种不可避免的方式发展着，它解决了我们这个世界所面临的越来越多的挑战。然而，世界上许多最具影响力的问题都避开了这一发展。材料开发、生物模拟、制药模拟、交通网络优化和天气模型是一些领域的例子，在这些领域中，真实世界数据的混乱使得计算很难取得进展。这些多维度的问题很难转换成二进制，即传统经典计算机上信息被编码为0和1的形式。

虽然今天的超级计算机可以计算出相当不错的近似答案，但物理学家预见了一种新的计算范式，那就是量子计算。它的到来承诺了有加快和提高计算的准确性，这不是50%或1倍的提升，而是有许多数量级的提高。有了量子计算机，在今天超级计算机上需要数年才能解决的问题可以在几分钟内就计算出来，这从根本上扩大了模拟世界的可能性。

量子计算的关键是利用量子物理的两个关键特性：叠加和纠缠。利用它们可以以非常少的计算单元进行更高复杂度的计算。这里有一种方法来可视化经典计算机和量子计算之间的区别，想象桌子上有一网格的单个硬币，经典计算机里它要么是反面(0)，要么是正面(1)。量子计算机则是把这些硬币竖着放并轻弹它们以开始旋转。当计算结束时，硬币会落下，并以常规的0和1的形式读出。

硬币的这个比喻，清楚地表明了量子计算的一个核心挑战：让数百枚硬币同时精确地旋转是非常困难的。有些可能会撞到一起倒地；其他一些可能会被木头上难以察觉的划痕缠住，并从它们的位置上掉下来。当它们都启动旋转时，只需要几秒钟的时间它们就会崩溃掉(对于量子计算机来说，往往只是几毫秒)。所以，没有多少时间来计算答案。你可以想象，当你从1枚硬币到2枚，或从50枚硬币到500枚时，这个问题并不容易解决。恰恰相反，硬币越多，你就越有可能撞到其他硬币，所以你需要更多的手指来精确地旋转每一个硬币，而且不破坏整个系统。

这些微妙的复杂性使得量子计算这门科学对早期的开拓者来说是一个具有挑战性的领域。在这个比喻中，硬币就是量子计算中的量子比特(也称量子位)，而事实证明，要建立一个能够同时存在且能有效扩展量子比特数量的量子计算机是相当困难的。最容易构建1-100量子比特的方法（如超导约瑟夫森结和离子阱），很可能无法扩展到1000个或100百万个量子比特的规模。如果想解决一些有意义的问题，这就是我们值得实现目标。要做到这一点，需要一种从一开始就围绕这种规模来设计的体系结构，并且能够自行处理随着量子比特数量增加而发生的指数级增加的干扰。

Atom Computing总部位于伯克利，汇集了一个世界级的研究团队，包括联合创始人Ben Bloom和Jonathan King，以及行业资深人士Rob Hays和Bill Jeffrey担任这公司高管。该公司正在建造世界上第一台大规模的、可编程的量子计算机，他们使用了一个叫做中性原子的新兴平台。这种量子计算机是围绕单个原子(他们的例子中是锶)来建造的。这些原子被激光网格悬浮在真空室中，此外，精确的光脉冲将这些原子变成量子比特，并让它们执行操作，然后有一个专门的CMOS传感器(就像你数码相机中的传感器)记录输出。

与其他类型的量子比特相比，中性原子有许多令人鼓舞的特性。再想想硬币的比喻：中性原子很容易在很长一段时间内保持旋转(很长的“相干时间”)，而且不会相互碰撞或“干扰”。Atom Computing的联合创始人意识到，底层硬件在成本、可用性和功能能力方面的巨大进步是由各种科学和工业用例(如强大、廉价、软件定义的无线电、激光、光学和FPGA)所驱动的。由于该公司使用的是现成的组件，这使得中性原子计算机的可扩展性和商业可行性成为可能。

由于不需要发明定制硬件，Atom Computing已经能够快速迭代其系统设计。在不到两年的时间里，他们把一个空房间变成了第一台能够捕获100个原子的计算机，这是一种核自旋量子比特，其性能水平在任何可扩展的量子系统中都是前所未见的。（编译:Julien）