基于光子学的量子计算机比基于电子的量子计算机具有关键优势。为了受益于这些优势，量子计算初创公司 Xanadu 首次推出了云端光子量子计算机。
传统计算机通过打开或关闭晶体管来将数据符号化为1和0，而量子计算机使用量子位或“量子位”，由于量子物理学的超现实性质，它可以处于一种称为叠加的状态。在这种状态下，可以同时起到1和0的作用。这本质上允许每个量子位同时执行两个计算。
如果两个量子位通过量子机械连接或纠缠，它们可以帮助同时执行2^2或4个计算； 3 个量子位、2^3 或 8 次计算，等等。原则上，具有 300 个量子比特的量子计算机可以在瞬间执行比可见宇宙中的原子更多的计算。
许多公司，例如IBM、Rigetti、亚马逊和微软，都已经通过云公开了量子计算机。这些依赖于基于超导电路或捕获离子的量子位。这些方法的一个缺点是它们都需要比深空中的温度更低的温度，因为热振动会破坏量子位。在如此寒冷的温度下保存量子位所需的昂贵且庞大的系统也使得将这些平台扩展到大量量子位成为一项巨大的挑战。
相比之下，依赖基于光子的量子位的量子计算机原则上可以在室温下运行。它们还可以轻松集成到现有的基于光纤的电信基础设施中，可能有助于将量子计算机连接到强大的网络甚至量子互联网。通过添加所谓的“时间复用”架构，光子量子计算原则上可以扩展到数百万个量子位。
据悉，9月2日，为了帮助组织利用量子计算的能力，加拿大量子技术公司Xanadu宣布发布全球首个公开可用的光子量子云平台，该平台将允许开发者以最快的24-量子比特机使用光子量子处理器进行计算处理。
Xanadu 创始人兼首席执行官 Christian Weedbrook 表示，该公司每六个月就可以将其云系统中的量子比特数量增加一倍。 Weedbrook 表示，在接下来的几个月里，“Xanadu”将发布光子量子计算的蓝图，这基本上是“如何以容错方式扩展到数百万个量子位”的入门读本。
光子量子计算的经典方法是线性光学量子计算，依赖于基于单光子的量子位。该方法使用镜子、分束器和移相器来操纵光子。然后使用单光子探测器来帮助读取这些设备所做的工作的结果。威德布鲁克说，这种方法的问题在于单个光子很难进行实验，通常将这种策略限制在几个光子上。
相比之下，Xanadu 的方法被称为连续可变量子计算，不使用单光子发生器。相反，该公司依赖于由多个光子叠加形成的所谓“压缩态”。
压缩态利用了量子物理学的一个关键原理：海森堡的不确定性原理，该原理指出，如果不测量粒子的其他特征（例如动量），则如果没有较低的确定性，则无法测量粒子的特征（例如其位置）。确定地测量。压缩状态利用这种权衡来“压缩”或减少给定变量测量的不确定性，同时增加研究人员可以忽略的另一个变量测量的不确定性。这种提高的确定性原则上可以帮助“上都”（Xanadu）纠缠大量光子。
图片：世外桃源
发射到 Xanadu 微芯片的一系列激光脉冲将与微谐振器耦合，形成压缩状态。光流入由分束器和移相器组成的网络，执行所需的计算。然后，光子被从芯片中泵出并进入超导探测器，超导探测器对光子数量进行计数以进行计算。
“在‘上都’之前，没有人致力于完全自动化如此复杂的光子系统，这对于编写高级代码的用户来说是必要的，而不仅仅是实验室里的科学家，”威德布鲁克说。
Xanadu 指出，其系统的电流限制源于他们使用的超导光子计数器。这些计数器需要比绝对零以上 1 度以下的低温。然而，该公司指出，未来的探测器可能不需要超导或低温。
威德布鲁克表示，过去对光子量子计算的批评是其缺乏容错和纠错能力。 “这种情况正在开始改变，但人们可能没有意识到这一领域的重要进展。光子学在过去几年才取得了重大进展，”他说。他特别指出，Xanadu 的连续可变量子计算策略与早期光子方法相比，在纠错和容错方面与更复杂的策略兼容。
除了量子云之外，隶属于IBM量子计算Q network的Xanadu还在Github上提供了广泛的开源工具。其中包括 Strawberry Fields，其跨平台 Python 库，用于在量子光子 硬件 上模拟和执行程序，以及 PennyLane，其量子软件库 机器学习、量子计算和量子化学。
Xanadu 的合作伙伴，包括Amazon 的量子解决方案实验室，在发布前帮助测试了该公司的量子云。 Weedbrook 表示，Xanadu Quantum 云在推出后 36 小时内就收到了 150 名申请者。 “反应非常积极。我们目前优先考虑的是拥有专门量子研究人员的机构，而不是个人贡献者，但这种情况在短期内将会改变，”他指出。
总而言之，“我们正在为我们的未来愿景奠定基础：通过量子互联网联网的全球光子量子计算机阵列，”威德布鲁克说。
责任编辑：xj
原标题：全球首台光子量子计算机已在云平台使用
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