提到霍尼韋爾公司（Honeywell）的產品，最先想到的無外乎口罩、溫控器、航空電子系統和自動化控制系統。這些產業支撐起了這家成立超過 100 年，員工超過 13 萬的 “世界百強” 企業。
而幾乎不為人知的是，它還擁有一支非常神秘的科研團隊，在嘗試攻克這個時代最尖端的技術之一——量子計算。
圖 | 霍尼韋爾的量子解決方案部門（來源：霍尼韋爾）
3 月 3 日，霍尼韋爾在官網宣佈，“得益於技術上的突破，我們有望在未來的 3 個月內推出世界上最強大的量子計算機，其量子體積（Quantum Volume）至少可達 64，是行業內競品的兩倍”。
該研究成果以論文形式發表在預印本平臺arXiv上。
依照描述，這臺號稱 “全球最強” 的量子計算機是依靠 “離子阱系統（Ion Trap）” 實現的，而非 IBM 和谷歌使用的超導量子技術。
值得注意的是，研究人員在最高僅實現了 16 量子體積的實驗，並且對未來進一步拓展表示樂觀。至於官方宣稱的 64 量子體積，能否真的實現並如期推出，還需要時間的檢驗。
與此同時，霍尼韋爾還宣佈，未來將在微軟 Azure 雲服務平臺上開放量子計算機的使用渠道，並且與摩根大通合作研究如何在金融服務中應用量子計算。
此外，它還戰略投資了兩家量子軟體和演算法初創公司 Cambridge Quantum Computing 和 Zapata Computing。
不同的量子計算解決方案
在量子計算領域，外界除了關注 D-Wave 和 IonQ 這樣的只專注於量子計算研究的公司，剩下的注意力幾乎完全聚焦在 IBM、谷歌、英特爾和微軟等科技巨頭身上。
因此在此次官宣之前，霍尼韋爾旗下的量子解決方案部門一直鮮為人知，亦或是其行事比較低調。
官網資料顯示，最早有關量子解決方案部門的新聞發表於 2018 年 9 月，文章簡單介紹了霍尼韋爾啟動量子計算研究的背景。
按照部門總裁 Tony Uttley 的描述，霍尼韋爾研究員在 “十年前就提出過這一大膽的想法”，但之後一直在進行戰略投資和鋪墊，直到“幾年前” 才選定了研究方向，正式進軍。
（來源：霍尼韋爾）
事實上，在量子計算領域，很多公司都在嘗試不同的研究方向和解決方案。去年爭奪 “量子優越性” 的 IBM 和谷歌使用了超導量子技術，而微軟和英特爾分別選擇了較為冷門的拓撲量子和矽量子技術，另一家專注於量子計算研究 20 年的公司 D-Wave 則使用了量子退火技術。
與這些都不同的是，霍尼韋爾選擇了離子阱系統作為主要研究方向，另一家比較有名的初創公司 IonQ 走的也是這條路。
以這種技術為基礎的量子計算機使用離子作為量子位元，實現基本的運算和邏輯單元。所謂的 “離子阱” 指的是一套利用電磁場俘獲和囚禁離子的系統，被俘獲的離子只能在一定範圍內活動，繼而允許人類透過改變電場來操控它們。
離子阱系統驅動的量子計
算機
研究人員指出，離子阱的優勢在於可以維持較長的量子位元相干時間，能夠執行高保真度的量子態測量與量子門操作，而且理論上任意兩個量子位元（離子）都存在可控的相互作用，形成獨特的全連線性。這意味著運算準確率更高，但速度相比超導量子技術較慢。
（來源：霍尼韋爾）
在實驗中，研究團隊設計了一個使用底切蝕刻金電極製造的二維離子阱，放置於 12。6 開爾文（零下 260。5 度）的低溫環境中。隨後他們將一個鐿離子（171Yb+）和一個鋇離子（138Ba+）配成一對，其中鐿離子是運算用量子位元，鋇離子則起到協同冷卻（Sympathetic cooling）的作用。
在一套電路中，這些離子可以組成 Yb-Ba 對，也可以組成 Ba-Yb-Yb-Ba 或 Yb-Ba-Ba-Yb 這樣的四離子結晶對。
研究人員表示，配合霍尼韋爾內部的雲服務和獨特演算法，可以實現透過 FPGA（場域可程式設計邏輯閘陣列）執行特定的量子電路。從可執行的任務上看，它可以實現暫停量子計算，讀取量子位元狀態，然後根據結果選擇不同的路徑重新開始計算。這為執行傳統程式語言中類似 “if” 的語句打下了鋪墊。
在測試中，研究人員計算了量子電路的量子位元數量和門保真度，由此得出的量子體積越大，說明綜合性能越強（這一指標由 IBM 提出）。結果顯示，這種計算架構符合量子體積 16 的標準，與 IBM 在 2019 年初推出的 “Q System One” 量子計算系統持平。
在論文的結尾，研究人員並未直接點出要打造 “64 量子體積” 的裝置，而是肯定了離子阱系統的保真度，強調了以此為基礎的量子計算發展方向是“有希望的”，最終比較樂觀地表示“正在進一步追求架構的拓展性”。
圖 | IBM 的 Q System One 量子計算機（來源：IBM）
“業界最強”的名號向來是眾多科技公司爭奪的目標，在量子計算領域也不例外。
除開去年 IBM 和谷歌爭奪的 “量子優越性”，早在 2018 年 12 月，同樣選擇“離子阱” 道路的 IonQ 就已經公佈了自己的研究成果：使用三維離子阱，最多支援 160 量子位元，可以實現 79 量子位元長度上的單位元門操縱，維持高保真度等等。在當時而言，這套資料超過了超導量子技術一大截。
由此可見，霍尼韋爾的 “全球最強量子計算機” 能不能服眾，還需要靠成果說話。
雖然量子計算的解決方案之爭仍在繼續，但可以肯定的是，作為《麻省理工科技評論》2020 年 “全球十大突破性技術” 之一，隨著其飛速發展，金融、資料、物流、通訊、材料、製藥和製造等行業必然會受到深遠影響。
-End-
參考：
https：//www。honeywell。com/content/dam/honeywell/files/Beta_10_Quantum_3_3_2020。pdf
https：//www。honeywell。com/en-us/newsroom/news/2020/03/behind-the-scenes-of-a-major-quantum-breakthrough
https：//www。technologyreview。com/f/615309/industrial-giant-honeywell-says-its-built-the-worlds-best-quantum-computer/
