造口罩的霍尼韦尔，想在 5 年内将量子计算机的速度提高 10 万倍

「家里的口罩还剩两盒，赶快去上网看看口罩有货没货。」相信大部分人在电商平台上买口罩时，心中最优先的选择都是 3M 、霍尼韦尔品牌的 KN95 口罩。点开京东口罩排行榜，霍尼韦尔排在第二位，就连儿童用 KN95 口罩，评价人数都达到了一万以上，可见霍尼韦尔在口罩行业的影响力有多大。

但霍尼韦尔的主业其实并不是生产口罩，它是一家以航空航天事业、自动化设备、特性材料与技术为主的「世界五百强」企业。在这家公司内部，还有一支神秘的科研团队，他们既不做航天设备、更不做口罩，他们专攻属于未来的技术——量子计算。

▲ 霍尼韦尔的量子阱激光系统 图片来自：honeywell

今年 3 月 3 日，霍尼韦尔在官网上宣布：「得益于技术上的突破，我们有望在未来的 3 个月内推出世界上最强大的量子计算机，其量子体积（Quantum Volume）至少可达 64，是行业内竞品（IBM）的两倍。随后 10 年中每年以 10 倍的数量增长，在 2025 年，将量子计算机速度提升 10 万倍。」

霍尼韦尔研究量子计算并不是拍脑袋，它和计算机工业曾经有着很深的关联。几十年前，霍尼韦尔曾经进入过大型计算机市场，但随着 80 年代大型计算机市场的萎缩和 IBM 等竞争对手的强大压力，霍尼韦尔于 1986 年 9 月 24 日和日本 NEC 公司和法国国有计算机制造商 Groupe Bull SA 谈判，寻求出售计算机业务。

▲ IBM 量子计算机

但霍尼韦尔并没有放弃对前沿技术的跟踪，据部门总裁 Tony Uttley 透露，霍尼韦尔十年前就已经开始关注并研究量子计算的方向，并与五年前确定方向并启动计划，组建了一个大约 100 人的研究团队开始研究。

目前量子计算还没有出现统一的技术模式，几个主流玩家选择了不同的技术方案分头竞争。去年大出风头的 IBM 和 Google 采用了超导量子技术，微软选择了拓扑量子技术，英特尔选择了自己更擅长的硅量子技术，D-Wave 则使用了量子退火技术。

▲ Google 的量子计算机

霍尼韦尔则选择了离子阱这一技术，相比更成熟的超导量子位，离子阱的优势在于量子比特相干时间要长很多，可以执行高保真度的量子态测量与量子门操作。再加上理论上离子阱的中任意两个量子 bit 都可以相互作用，计算的准确率也比超导量子技术要更更高。当然，它也有需要大量激光干涉，计算速度较慢等问题。

▲ 目前主流量子计算机方案对比

霍尼韦尔开发了一个使用底切蚀刻金电极制造的二维离子阱，并将其放置在 12.6K 的超低温环境中，并将镱离子（171Yb+）钡离子（138Ba+）配对放入，其中镱离子是运算用量子比特，钡离子是协同冷却作用，这个量子计算机总共有四个量子位。

▲ 霍尼韦尔量子计算机元件 图片来自：honeywell

这四个量子位配合霍尼韦尔内部的独特算法，可以通过 FPGA 执行特定的量子电路，可以暂停量子计算并读取量子状态。在对结果进行分析后，选择不同路径再次计算，这有点像经典计算机中的「if」选择算法，对量子算法来说，这种计算模式开辟了新的可能性。

▲ 量子阱激光系统 图片来自：honeywell

当然，量子位数不是评估量子计算机性能的唯一标准。在测试中，霍尼韦尔引入了 IBM 的量子体积指标「将量子比特数、门和测量误差、设备交叉通信、以及设备连接和电路编译效率等进行综合计算，最后得出指标」。

计算后，霍尼韦尔宣布该架构中四个量子位就已经达到了 16 的量子体积，相比之下，IBM 量子体积纪录是 32 ，达成这一分数的量子计算机拥有 28 个量子位。

▲ 电场线圈 图片来自：honeywell

霍尼韦尔称，希望未来 3 个月后，霍尼韦尔开发的二维离子阱可以做到 64 个量子数，并在未来 10 年中以每年 10 倍的数量增长。

目前，霍尼韦尔的量子计算服务已经与微软 Azure 量子计算云对接，在云平台上就能获得服务。

▲  图片来自：honeywell

除了与微软合作外，霍尼韦尔还在和摩根大通合作，开发用可以在霍尼韦尔量子计算机上执行的量子算法。摩根大通研究室负责人透露：这一算法未来将用于优化财务组合和检测商业欺诈，但截至目前，该算法仍处于研究阶段。

不过现在就称霍尼韦尔是量子计算「新的霸主」还是太早了，和霍尼韦尔采用相同路线的创业公司 IonQ ，在两年前就已经用三维离子阱做到了 160 量子位。霍尼韦尔在这场未来的竞争中能否后来居上，还要看看三个月后它是否能实现自己的承诺。

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