亚马逊和加州理工学院的量子计算中心已正式启用。今天，双方宣布，位于加州理工学院帕萨迪纳校区、耗时一年多建造的两层新大楼已准备就绪，可以开始建造“容错”量子计算机。
这里将成为亚马逊网络服务量子计算中心 (Amazon Web Service’s Center for Quantum Computing) 的所在地，并容纳其量子研究团队，配备相应的实验室，内有用于设计和运行量子设备的专用工具。硬件工程师、量子理论家和软件开发人员将携手合作，对现有量子计算机进行微调，并测试如何扩展该技术以支持更大的量子设备，例如配备低温冷却系统。
在今年二月的一篇博客文章中，亚马逊解释说，量子计算机与传统计算机的工作方式不同，因为它们不使用普通的比特，即二进制数字 0 和 1。“经典计算机使用比特来表示信息，而量子计算机使用量子比特 (qubits)，它利用了叠加和纠缠的量子现象，”亚马逊写道。
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量子计算机可能非常复杂，因此这里有一些基本信息供您了解。
量子计算机与经典计算机有何不同？
量子计算机的运作方式与经典计算机非常相似。我们想到的计算中的 1 和 0 是基于这样一个概念：硅芯片上有晶体管，它们是微小的开关，可以控制电流是否通过。正如《Quantum Computing for the Quantum Curious》一书所解释的那样，“计算机硬件将 1 位理解为电流通过导线（在晶体管中）而 0 位则是导线中电流的缺失。这些电信号可以被认为是‘开’（1 位）或‘关’（0 位）。”
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另一方面，量子计算机通过使用量子比特 (qubits)，可以以不同的方式处理信息。经典比特的值是 0 或 1，而量子比特的值可以是 0、1，或者两者的叠加——一种允许它同时成为两者的中间状态。根据理论，这种特性允许计算机尝试解决问题的多种可能方案来找到答案，而不是一次只尝试一种方案。
加州理工学院在一篇文章中解释说，除了叠加，量子比特还可以“纠缠”，这意味着它们在量子力学上是相互关联的。叠加和纠缠赋予了量子计算机经典计算所不具备的能力。”纠缠允许量子计算机处理更多信息，并且还可以提高网络的安全性。
“设计量子算法的艺术在于将问题编码到一串纠缠的量子比特中，这样，当量子比特脱离叠加态时，它们的值就代表了问题的解决方案，”亚马逊在一篇博客文章中写道。
2019 年，这项技术在原理验证任务中达到了一个重要的里程碑，它以比超级计算机快得多的速度完成了一项谷歌分配给它的特定计算（具体来说，它在 200 秒内完成了传统超级计算机需要 10000 多年才能完成的任务）。
据加州理工学院称，工程师可以通过操纵原子、亚原子粒子、光子或创建“人造原子”来制造量子比特。
目前，量子计算机很少超过 100 个量子比特。这里是它们实际样子。
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为了维持量子态，量子比特必须放置在靠近绝对零度的嵌套腔室中，并与外部分子相互作用或外部磁场干扰隔离开，加州理工学院写道。并且随着量子比特数量的增加，它们变得更难管理和隔离，这意味着它们更有可能坍缩并失去叠加和纠缠的特性。
AWS 量子计算中心的研究重点是超导量子比特，它们在超低温下工作。亚马逊旨在利用超导材料构建其计算机的电路元件，声称“微电子制造技术”将能够“以可重复的方式制造许多量子比特”，并且与其它模式相比，超导量子比特由于其时钟速度而可以更快地解决问题。
研究人员还希望找到一种基于硬件的计算机架构，可以纠正量子错误。一种可能的方案是基于“薛定谔猫量子比特”，它可以稳定量子比特，防止它们随机地从叠加态翻转到其中一个二进制状态。
“经典计算机拥有数十亿甚至数万亿个比特，”加州理工学院理论物理学教授、AWS 量子算法负责人 Fernando Brandão 在一份新闻稿中说。“而这正是我们最终希望量子比特达到的水平。”
