从实验室走向机房世界首台硅基量子计算机Bell-1

　　白二娃

　　量子计算机为何难以走出实验室

　　量子计算机要走出实验室，需要克服一系列科学技术、工程和商业挑战。

　　超导量子产自超导材料，需要在接近绝对零度（10mK，-273.14℃）的环境中才能工作，这需要一台3 米见方的稀释制冷机并补充制冷剂才能运行。由于维持冷却设备和其他精密设备的成本高昂，制造一个超导量子比特的成本介于1000 到50000 美元之间。高昂的成本、庞大且复杂的专业设备都限制了量子计算机的实用步伐。

　　专为机房设计的量子计算机

　　这款量子计算机以提出贝尔不等式的物理学家约翰·斯图尔特·贝尔命名——Bell-1。设计者认为它能解决制冷设备维护困难、体积庞大和维护成本高等问题。

　　Equal1 公司在硅基量子领域技术不俗，之前曾创下了硅量子比特最高保真度（错误更少）及门速度（操作更快）纪录。

　　Bell-1 利用硅基材料的电子自旋作为量子比特，这种量子比特具有量子退相干时间长、与已有半导体工艺技术兼容等优势。

　　它的量子芯片集成了量子处理单元（QPU）、ARM CPU（ARM的处理器）和神经处理单元（用于加速AI 学习），它们在同一个芯片上能让量子计算更好地融入经典计算中。

　　能装入标准机架

　　Bell-1 设计目标是能在高温、噪声大和混乱的高性能计算数据中心中无缝运行。

　　硅基量子芯片的工作温度稍高于绝对零度， 为0.3 开尔文（-272.85℃），这一点点温度的差异就让它摆脱了稀释制冷机（提供mK 级制冷）的束缚。

　　Equal1 研制了“封闭式循环低温冷却器”，它不需专用房间、复杂基础设施和额外冷却系统维护。

　　这让量子计算机的体积从3 米见方缩小到了和普通图形服务器大小相当。它的长度1 米，高度1.6 米，重量200 公斤，运行功率为1600W，与企业服务器相当，能直接装进数据中心的机架，然后直接插入标准电源插座，而无须对机房做任何改造。

　　仅6 个量子比特但可扩展

　　这款量子计算机仅包含6 个量子比特，集成了错误纠正、控制和读出功能，目前仅能用于量子加密和简单的量子加速计算中。Equal1 公司承诺新机型能在目前版本的基础上升级，而无须购买新机器。

　　硅基量子芯片与传统半导体有天然的兼容性，预示着未来它有更好的可扩展性，从而用于AI、金融建模、药物研究和材料科学等研发领域。