近日，德國聯(lián)邦教育及研究部(BMBF)宣布了兩項耗資近1億歐元的量子計算機開發(fā)項目，分別為固態(tài)量子計算機(QSolid)項目和基于金剛石的自旋光量子計算機(Spinning)項目，以實現(xiàn)德國獨立生產(chǎn)本國量子計算機的目標。

前述項目均隸屬于德國國家量子系統(tǒng)研究計劃。德國聯(lián)邦政府在2022年開始實施量子系統(tǒng)研究計劃，并為此提供超過10億歐元，以實現(xiàn)量子計算的行業(yè)應用。

由量子位(qubits)構(gòu)成的量子計算機未來可能在某些任務上遠超傳統(tǒng)計算機，并有望在材料、藥物開發(fā)或交通優(yōu)化等方面取得突破。

據(jù)悉，固態(tài)量子計算機(QSolid)項目由德國于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich)領(lǐng)導，旨在開發(fā)超高質(zhì)量、低錯誤率的量子位，以建造一臺完整的德國量子計算機。項目時間為2022年1月至2026年12月，其中89.8%的項目資金由德國聯(lián)邦教育及研究部提供，總計7630萬歐元。

“在QSolid項目中，我們的重點是提高量子位的質(zhì)量，”于利希研究中心Frank Wilhelm-Mauch教授表示用于存儲量子信息的量子位對外部干擾極其敏感，“我們打算通過新一代低錯誤率的超導電路來優(yōu)化量子位，并希望通過高精度的生產(chǎn)方法和新材料系統(tǒng)來實現(xiàn)這一目標。”

于利希研究中心Frank Wilhelm-Mauch教授，圖片來自于利希研究中心

在項目早期階段，這臺量子計算機將集成到于利希研究中心的超級計算基礎設施中，并同步運行至少三種量子芯片：計算能力遠超傳統(tǒng)計算機的“登月”(Moonshot)系統(tǒng)、量子計算行業(yè)應用系統(tǒng)，以及一個基準測試平臺。項目首臺原型機將于2024年年中投入使用，可用于應用程序和行業(yè)基準的測試。

為了加快實現(xiàn)商業(yè)應用，25家德國公司和研究機構(gòu)已經(jīng)加入QSolid項目。合作伙伴均希望為基于超導量子位的計算機開發(fā)一個全面的生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將通過于利希量子計算用戶基礎設施(JUNIQ)向外部用戶開放，并根據(jù)用戶需求進行量身定制。

于利希研究中心超導量子計算機的低溫控制系統(tǒng)，圖片來自于利希研究中心

另一項基于金剛石的自旋光量子計算機(Spinning)項目由弗勞恩霍夫應用固體物理研究所(Fraunhofer IAF)領(lǐng)導，德國聯(lián)邦教育及研究部對其資助1610萬歐元。該項目旨在3年內(nèi)開發(fā)由德國制造的量子計算機，并連接到經(jīng)典計算機，以此建立德國量子技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。

這臺量子計算機的硬件將具有更長的運行時間、更低的錯誤率，并在較低的冷卻要求下運行，以接近經(jīng)典計算機系統(tǒng)的運行條件，實現(xiàn)與經(jīng)典計算機的連接。其量子位將由10個拓展到100個及以上量子位，最終達到對復雜量子化學反應的預測能力。

“我們的工作目標之一是確保一個創(chuàng)新性的量子計算機能夠可靠運行，并為大量用戶提供能夠使用量子計算的平臺，例如云計算。”Fraunhofer IAF執(zhí)行主任Rüdiger Quay教授說道。