德国拨款1亿欧元用于建造量子计算机

光子盒研究院出品

3月9日，德国联邦教育和研究部宣布了两个量子计算资助项目，合计近1亿欧元。分别是于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich)领导的QSolid(固态量子计算机)项目：五年合计拨款7630万欧元，用于开发下一代超导量子处理器；弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(Fraunhofer IAF)领导的Spinning(基于金刚石的自旋光子量子计算机)项目：三年合计拨款1610万欧元，用于开发一种紧凑、可扩展的量子处理器——基于金刚石自旋量子比特。

QSolid合作项目的目标是在德国尖端技术的基础上构建一台完整的量子计算机，旨在制造高质量(错误率低)的量子比特。根据计划，量子计算机将在早期阶段集成到于利希研究中心的超级计算基础设施中，并将包含多个下一代超导量子处理器，包括一个计算能力超过传统超级计算机的“moonshot”系统，一个专门用于工业量子计算的应用系统，以及一个基准平台，优先发展数字孪生和行业标准。第一台原型机将于2024年年中投入使用，届时将有可能测试应用以及行业标准的基准。

于利希研究中心认为，这项技术仍处于起步阶段，尽管开发可用的量子计算机面临着巨大的挑战，但它也提供了一个从一开始就制定行业标准和保护知识产权的机会。

该研究中心的Frank Wilhelm-Mauch教授说：“我们的重点是提高量子比特的质量，这是我们在QSolid各个层面追求的目标。量子比特对错误的敏感度是量子计算机发展中的一个关键点。用于存储量子信息的量子态对外部影响的反应极其敏感。它们通常在所有计算操作完成之前就被中断了。”

他解释说：“我们考虑的优化从错误率特别低的下一代超导电路开始，例如，我们计划使用高精度制造方法和新材料系统来实现。其他基本要素包括量子比特的最佳控制以及固件层级人工智能(AI)的最先进的错误避免方法，这是QSolid旨在设定新标准的领域。”

于利希研究中心超导量子计算机的低温装置和控制系统。

QSolid项目在25家领先的德国公司和研究机构之间开展。这个由于利希研究中心协调的研究联盟是德国同类研究中最大的。项目合作伙伴共同致力于为基于超导量子比特的演示器开发一个全面的生态系统，外部用户可以通过于利希UNified量子计算基础设施(JUNIQ)访问该系统，并根据他们的个人需求进行定制。

Fraunhofer IAF领导的Spinning项目也将重点放在量子比特质量上。与当今量子计算机相比，计划中的硬件具有更长的操作时间和更小的错误率以及更低的冷却要求。

这种“德国制造”的量子处理器可以连接到经典计算机，供广大用户使用。根据计划，量子处理器最初可以用10个量子比特进行计算，随后可以用100个或更多量子比特进行计算。

28家德国公司和研究机构参与了该项目。德国-澳大利亚量子计算硬件制造商Quantum Brilliance将提供有关开发该系统的经济性以及从其开发中受益的广泛实际应用的信息。目前，Quantum Brilliance已经开发了5量子比特紧凑型金刚石量子计算机。

Spinning项目正在开发的量子处理器能够在低冷却要求下运行。因此，它可以在非常接近经典计算机系统的地方实现，从而实现可扩展和混合的计算机体系结构。

为了实现在德国制造独立量子计算机的宏伟目标，QSolid正在汇集全国的研究机构、公司和初创企业。于利希的Peter Grünberg研究所的七个分支机构为该项目贡献了他们的专业知识；于利希超级计算中心(JSC)、于利希研究中心工程、电子与分析研究所(ZEA-2)和Qruise(于利希研究中心的一个分支)也承担了许多重要任务。贡献宝贵专业知识的其他研究合作伙伴包括弗劳恩霍夫IPMS和弗劳恩霍夫IZM-ASSID，以及其他研究机构和大学。

此外，还有许多制造商和初创企业都参与了建立全国开发和供应链的工作。量子计算公司ParityQC、HQS、IQM和包括Atos、格芯、苏黎世仪器在内的供应商作为项目合作伙伴参与其中，致力于制定首个行业标准，并在早期阶段开发该技术的潜力。

德国莱布尼茨光子技术研究所(Leibniz IPHT)正在生产QSolid的首批原型，预计将于2024年投入使用。作为QSolid项目的一部分，IPHT已经建立了超导电路生产线，并将对其进行改造，以创建超导量子电路试验线。

在开发超导量子架构时，QSolid将借鉴几位专家的经验，包括去年秋天从谷歌的研究团队转到于利希研究中心的Rami Barends教授。下一代量子处理器将主要在于利希研究中心的亥姆霍兹纳米工厂制造。这个由亥姆霍兹协会运营的1000平方米的洁净室综合设施配备了用于生产和表征量子元件的最先进的设备。到2025年，另一个设施将以亥姆霍兹量子中心(HQC)的形式建成，这是一个专门为量子计算设计的实验室基础设施。

帮助实现QSolid项目目标的重要前期工作已经开展。欧洲旗舰项目OpenSuperQ以及2021年启动的合作项目DAQC和GeQcos的成果将纳入QSolid的活动。

参考链接：

[1]https://sciencex.com/wire-news/408290216/qsolid-paving-the-way-for-the-first-german-quantum-computer.html

[2]https://www.iaf.fraunhofer.de/en/media-library/press-releases/using-diamond-to-realize-hybrid-quantum-processor.html

—End—

相关阅读：

光子盒将为中国境内的研究机构和企业提供一个免费的垂直招聘信息发布渠道，欢迎有需求的机构或企业直接联系光子盒。（微信：Hordcore）

你可能会错过：