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冷的計算機
閱讀：109 發布時間：2022-3-11想象一下美國正在遭受攻擊。一架載有彈頭的敵機正在向海岸駛去，潛入和潛入雷達。戰斗機一直在爭奪戰中，人們正在地尋找目標。
但是，國家防御不是航空母艦或系統。這是一盒令人難以置信的冷原子。
一位大將大喊：“使用量子計算機。" 計算機內部的原子可以解決復雜的問題，并且幾乎可以立即發出指令，說明如何重新配置雷達陣列，以便可以跟蹤和瞄準敵機。
ColdQuanta是一家已經掌握這種情況的公司。它最近與美國國防研究機構達帕（Darpa）簽訂了一份合同，制造一臺量子計算機，該量子計算機可以快速解決在防御系統部分失效的情況下如何地重新放置雷達設備。
該項目依賴于能夠將足夠多的原子作為量子位聚集在一起-量子計算機的基本組成部分，從而可以執行計算。
為此，原子必須非常冷，從而使此類計算機成為冷的計算機。
量子計算被大肆宣傳，但是這項技術還處于起步階段。公司剛剛開始構建他們認為有一天會在某些有用任務上勝過傳統數字計算機的系統。
“我們被要求在未來40個月內要做的是，擁有一臺具有數千個量子比特的機器來解決與國防相關的現實問題，而我們正在研究的是該雷達的一種版本覆蓋問題。"位于科羅拉多州的ColdQuanta執行官Bo Ewald解釋說。
上面的示例是一個優化問題，可能有成千上萬種可能的解決方案。關鍵是選擇一個。
除了軍事應用外，量子計算機還可以用于大型車隊的藥物設計，投資策略，加密破解和復雜的調度問題。
埃瓦爾德先生說，這是量子計算機將產生最初影響的地方-尋找解決方案，這些問題將使現有計算機，甚至的超級計算機，要花費數小時或數天才能解決。
正在開發各種類型的量子計算機，但是使用超冷中性原子作為量子位的方法是不尋常的-與IBM和等大公司或其他使用帶電原子的項目開發的超導量子計算機不同。而是稱為離子。
超導量子計算機不使用單個原子作為量子位，盡管那些系統依賴低溫，但它們卻不如ColdQuanta中性原子所需的溫度低。
他自豪地解釋說：“超導分子正在Millikelvin競賽。
開爾文是溫度的量度。開爾文零，零（-273.15C）是有史以來最冷的。
盡管Millikelvin的溫度為0.001開爾文，卻很冷，而ColdQuanta的微開爾文原子卻要冷得多-大約為0.000001開爾文。實際上，兩者都比我們在自然宇宙中所知的任何地方都要冷得多。
在ColdQuanta的情況下，rub原子是在一個微型的，六邊形或矩形的玻璃盒子中的真空中聚集在一起的，該盒子大約寬1英寸，深1英寸，高2英寸。原子純粹通過激光保持在高空。
但是為什么溫度如此重要？斯*克萊德大學的安德魯·戴利（Andrew Daley）教授表示，能夠操縱原子并將其固定在位至關重要。
將激光照射到原子上會促使它們釋放一些能量并放慢速度。這使得將它們幾乎地保持靜止成為可能，這是這里的重點。在您或我會想到感冒的意義上說，它們并不冷-而是它們的速度大大降低了。
戴利教授說，當您連續獲得鴨子（原子）后，就可以按照自己的意愿排列它們。對原子的這種細粒度控制意味著它們可以以二維或三維形式放置，在量子計算機的中心彼此緊密堆積。這很重要，因為每增加一個原子，計算機的功能就會加倍。
用另一個激光照射每個中性原子會激發它們，從而大大增加了它們的尺寸。這些調整通過一種稱為糾纏的怪異現象對信息進行編碼或將原子鏈接在一起。現在，您有一個qubit集合，它們可以作為一個系統進行調整，可以進行調整以表示某種數學模型或某種問題。
令人驚訝的是，量子計算機的用戶理論上可以對該系統進行編程以一次模擬大量可能性。這不像傳統的計算機并行處理大量計算，它比這更奇怪且不可預測，而最終獲得有用的答案是很棘手的。
斯*克萊德大學戴利教授的同事喬納森·普里查德（Jonathan Pritchard）說：“您想要的是最終的量子態代表您要解決的問題的答案。" 量子計算機最終應該傾向于一種特定的狀態，或者是對問題的一種特定的答案。
對于正確的問題，與傳統計算機相比，它可以使我們更快，更有效地接近答案。
戴利教授說：“我們確實仍在等待計算任務的演示，在那里我們可以證明這些機器所做的事超出了傳統計算機所能做的-實際上是有用的。"
法國公司Pasqal正在基于與ColdQuanta類似的原理構建原型系統。
Pasqal的系統適用于能源EDF，如果運行成功，它將提出超高效的電動汽車充電時間表。具體而言，目標是地減少完成所有車輛充電所需的總時間，同時使某些更重要的車輛優先于其他車輛。
董事長克里斯托夫·尤爾扎克（Christophe Jurczak）承認，這類問題可以用傳統的計算機解決，但他認為量子系統最終將變得更快，例如在一小時內完成，而不是24小時內。
他說：“這似乎并不大，但是如果您想每小時更新一次策略，那將是一個很大的差異。" 在此過程中，它的耗電量可能會比超級計算機少100倍。
目前，所有這些都需要真實證明。但是有跡象表明，在未來幾年中-比某些人預期的要快-我們將發現這種令人迷惑的冷式計算機實際上是多么有用。