GlobalFoundries将升级工艺，与PsiQuantum合作打造光量子芯片

shuszhao

现代芯片制造企业的目标之一是拥有一系列广泛的制造工艺技术。这使它能够满足尽可能多的客户。这包括逻辑、嵌入式存储器、射频、模拟、高电压、长寿命周期，以及现在的硅光子学。
日前，GlobalFoundries和PsiQuantum宣布双方伙伴关系时表示，新的专有制造工具已被安装到GlobalFoundries在纽约Malta最先进的工厂当中。这将使GlobalFoundries能够制造光量子芯片，让PsiQuantum公司可以如愿推出性能达到100万+光量子比特的量子计算机。
在与的合作中，位于纽约Malta的Fab 8工厂和位于德累斯顿的Fab 1工厂的一部分拥有专门用于生产核心量子计算机组件的新的专有设备。PsiQuantum的目标是它的Q1系统，一个100万+光子量子比特的量子计算机，它需要关键的半导体组件来运作。PsiQuantum列出了单光子源和单光子探测器（硅光子学部分），以及控制电路，以扩展成一个量子计算解决方案。光量子芯片将在Fab 8建造，而控制芯片将在Fab 1建造。

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正在生产中的量子芯片（来源：PsiQuantum）

量子比特是量子计算机系统中的基本模型。不像经典计算的二进制比特（或位）取值只能是0或1，量子比特利用量子力学中的叠加效应，从原理上讲，量子计算机系统弥补了可能是最强大的标准超级计算机所无法解决的问题，比如从模拟化学反应到搜索巨大的数据库。
量子计算的部分大问题是控制量子比特的一致性。如果一个量子比特不稳定，建造它就没有意义，控制一个量子比特的稳定性都很难，更不用说一百万个了。为了帮助解决这个问题，量子计算应用了纠错算法，然而其结果意味着对于一个逻辑量子比特，需要10到100个物理量子比特。这就把问题扩大到了极致。因此，虽然一台1000个逻辑量子比特的计算机对于可以在上面运行的算法来说可能很强大，但由于一致性和控制的要求，实际上可能有100000多个物理量子比特。我们今天还没有接近1000个逻辑量子比特，其中一部分是需要正确的制造技术来建立这样一个系统。
GlobalFoundries目前由阿联酋主权财富投资基金Mubadala拥有，但正在考虑在未来12个月左右在美国进行IPO。
PsiQuantum是一家位于硅谷帕洛阿尔托的2016年私人创业公司，由4位英国物理学家创立，拥有超过5亿美元的风险投资资金，约100名员工，投资者包括Playground Global、BlackRock、M12和C4 Ventures。
PsiQuantum是众多参与量子竞争的初创公司和科技巨头的一份子，这些公司都在试图克服将实验室演示转化为量子计算机系统这一艰巨问题，从而可靠地处理各种实际问题。他们的目标是在2025年之前能够组装出最终的光子量子计算机，共同摆脱“隐形模式”（stealth mode，初创公司通常以此种模式运作，目的是为了避免惊动潜在竞争者来争夺市场机会）。
资深的专有技术投资者、Amadeus Capital的联合创始人Hermann Hauser提到，PsiQuantum是全球193家量子计算初创企业之一。他在PsiQuantum开始运营时持有少量股权，并建议公司创始人从英国搬到硅谷，结果获得了更多资本关注。Amadeus已经投资了三个技术路线完全不同的量子公司。
PsiQuantum的首席执行官Jeremy O’Brien表示:“我们已经在一定程度上解决了建造一台拥有100万量子比特的量子计算机的关键障碍，而100万量子比特是公认的实现工业用途所需的规模。”
Hauser提到:“Jeremy和他聪明的团队已经获得了大量融资，并与格罗方德半导体达成合作关系。然而，还有许多不确定因素。量子计算甚至还没有确定应该使用哪种类型的硬件。”
直到不久前，量子计算的硬件实现方法，主要是操纵带电原子中或通过超导电路流动的电子的量子态。但PsiQuantum认为，利用光子（温和粒子）的量子特性比电子更合理——这一方法在整个行业中都获得了帮助。
Jeremy O’Brien在布里斯托学院对光学量子计算进行了12年的研究，为PsiQuantum奠定了基础。他提到:“大规模、模块化的技术只能通过光子学来构建。我们的第一个系统‘Q-1’解决了所有量子计算方法经常遇到的扩展问题：可制造性、冷却能力、连接性和管理电子器件。”
公司的联合创始人Pete Shadbolt将PsiQuantum的全系统方法与竞争对手进行了比较，后者利用几十个量子比特构造了更小的单元，可以对特殊问题进行验证（随机线路和玻色采样），来展示所谓“量子优势”，但扩展性较弱。他提到，这些计算机在很多约束条件下实现了惊人的壮举——通过完成特定的计算来证明“量子优势”——但是不能像更强大和多功能的机器那样扩展。
尽管PsiQuantum计划用100万个量子比特来运行其Q-1机器，但其中绝大多数可能会用于纠错，而不是精确的信息处理，因为任何量子系统都应该排除“噪声”的影响。
量子计算机系统在尺寸方面将不可避免的庞大。Shadbolt提到：“任何梦想台式量子计算机的人基本上都是在做梦，任何可用的量子计算机都将成为一个房间大小的信息中心。”用户将通过网络与之连接。

                               
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(来源：PsiQuantum)

根据O’Brien的说法，公司“正在与制药、清洁能源、航空航天、运输、金融和高科技行业的客户合作”，尽管还没有得到相关客户的证实。
前谷歌量子计算负责人John Martinis于去年9月底离开谷歌，加入了澳大利亚初创公司硅量子计算（SQC），而谷歌和SQC在制备量子计算硬件方面，使用的是截然不同的技术。
Martinis对PsiQuantum评价道：“从技术角度来看，他们有一个很好的方法来构建量子计算机，他们有基本的概念。判断一种方法是否可靠，必须要了解它的基本组成部分是如何工作的，以及一旦他们开始集成这些基本部分来构建系统时会发生什么。所有量子计算机方法从理论上看起来都很不错。”
Shadbolt承诺，未来人们将会听到更多关于PsiQuantum的信息。“我们公司常被外界认为是一群喜怒无常、话不多的人，现在是时候谈论我们正在做的事情了。”