量子技術從“實驗室到工廠”的速度將取決于什么？

我們常常認為量子技術是一個遙遠的未來。由于長達數十年的基礎研究和最近獲得的突破，量子技術的出現可能遲早會發生。世界各地的大型企業、初創企業、政府機構和研究機構正在投資數十億美元，將量子技術從構想拓展到商業化。與任何顛覆性技術一樣，量子從“實驗室到工廠”的速度將取決于量子生態系統合作解決關鍵技術挑戰的能力。

應用材料召集關鍵的利益相關者和思想領袖，圍繞大的行業變化（如量子）向價值鏈上的所有成員發出集合呼吁。最近的開放創新研討會聚集了來自谷歌、哈佛、IBM、英特爾、MIT(麻省理工學院)、Rigetti Computing、芝加哥大學、風險資本社區的量子技術領袖，以及一些初創企業，以確定量子信息系統中的關鍵技術挑戰并探索合作機會。

這一天的中心主題是量子技術不僅僅應用于計算，在傳感、度量和通信加密等領域近期出現很多應用。如今，量子算法正在解決制藥、金融、化學、制造和云服務等領域的實際問題。這些應用不需要像量子計算機那樣的精度和容錯能力；然而他們確實面臨著復雜的挑戰，需要馬上著手解決。在很多情況下，材料工程的進步可能是解決方案的關鍵部分。

例如，在為量子應用開發硬件時，一個芯片上門的數量是一個重要的度量，但同樣重要的是每個門的誤差率，它直接與材料的質量相關。IBM于今年3月提出一個專門表示量子計算機性能的新指標——“量子體積”， 其影響因素包括量子門數量和誤差率等諸多因素。量子體積越大，量子計算機性能就越強大，能解決的實際問題就越多。來自半導體制造業的關鍵技術，如雜質控制、嚴格控制的設備制造和原子尺度的材料工程，可能有助于提高量子體積。

一位發言者呼吁進行一場“革命”，以改變目前超導量子計算自上世紀90年代以來所依賴的材料和接口設備結構。用于量子計算的材料系統是非常復雜難以理解的，因此理論預測可以極大地幫助設計和制造這些系統。有趣的是，量子計算技術的進步反過來有助于制造更好的量子計算機，因為用于預測量子計算的材料也是一種計算密集型計算。隨著該行業開始研究如何集成成千上萬個量子門，包括低溫設備、射頻電子和高通量計量在內的配套技術需要隨之改進。

另一位發言者強調了預測創造和精確控制單個量子的必要性。他展示了如何利用半導體加工技術來制造用于量子轉換和量子傳感的器件。在量子光學領域，有趣的應用正在安全通信中出現。今天，一些光學概念用于新型的人工智能學習電路，并找到解決問題的新方法，同時其功耗比傳統計算機要低得多。但要使其商業化，一個主要挑戰是在芯片上集成復雜的光學元件。半導體技術和材料工程有機會在這一領域發揮重要作用。

一位應用材料的專家結束了研討會，他強調了公司最先進的加工系統所具備的各種材料工程能力。這些演講展示了在原子水平上通過材料改性所能實現的可能性，為從事量子技術各方面的工程師提供了更廣泛的工具箱。正如應用材料的CTO Om Nalamasu所說，“應用材料想要幫助減少從發明到商業化的時間，真正讓創新和商業化同時發生。”

隨著量子技術接近規?；瘑栴}，我們需要在整個生態系統中進行更深入的合作，包括學術機構和政府機構。應用材料將在材料工程和大批量制造方面幫助加速量子未來——從材料到系統。

原文鏈接：http://blog.appliedmaterials.com/quantum-future

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