The Tiny Startup Racing Google för att bygga ett Quantum Computing Chip

Startupens luftiga kontorslokal i Berkeley Beräkningsavslag har tre kylskåp — men bara ett av dem lagrar mat.

De andra två använder flytande helium för att kyla experimentella datorchips till en bråkdel av en grad från absoluta noll. Det två år gamla företaget försöker bygga den hårdvara som behövs för att driva en kvantdator, som kan avbryta vilken konventionell maskin som helst genom att utnyttja kvantmekaniken.

Företaget siktar på att producera ett prototypchip i slutet av 2017 som är betydligt mer komplext än de som byggts av andra grupper som arbetar med helt programmerbara kvantdatorer. Följande generation chips borde kunna accelerera vissa typer av maskininlärning och köra mycket exakta kemisimuleringar som kan låsa upp nya typer av industriella processer, säger Chad Rigetti, startupens grundare och VD.

De marker vi rullar ut kommer att kunna lösa väldigt djupgående problem, säger han. Som ett exempel nämner Rigetti Haber-Bosch-processen, som används för att tillverka ammoniak för produktion av gödningsmedel, som har beräknats förbruka 2 procent av världens energi. Att utarbeta en mer effektiv katalysator för reaktionen kan vara extremt värdefullt.

Rigetti siktar på att i slutändan sätta upp en sorts kvantdriven molntjänst, där kunder betalar för att få problem med företagets supraledande chips. Man arbetar också med mjukvara för att göra det enkelt för andra företag att skriva kod för sin kvanthårdvara.

Den planen kräver att Rigetti gör språng inom vetenskap och ingenjörskonst som hittills har undgått regeringens, akademiska och företags labb. Även om fysiker har skisserat grunderna för hur kvantdatorer kan utformas och vilka fördelar de kan ge, är det svårt att bygga dem.

Ett kvantberäkningschip tillverkat av Rigetti Computing med tre kvantbitar, som representerar digitala bitar med hjälp av kvanttillstånd.

Det innebär att koppla ihop enheter som kallas qubits, som representerar digitala bitar av data med hjälp av känsliga kvantmekaniska tillstånd. Precis som de grundläggande komponenterna i en konventionell dator kan de koda antingen en 0 eller a ett — men de kan också gå in i ett tillstånd som i praktiken är båda samtidigt. När qubits i det tillståndet av superposition interagerar kan de ta beräkningsgenvägar som inte är tillgängliga för konventionella datorer.

Fysiker har gjort qubits på olika sätt. Men akademiska och statliga forskare har bara fått ett litet antal qubits som arbetar tillsammans. En kanadensisk startup som heter D-Wave har sålt ett chip med mer än tusen qubits till kunder inklusive Lockheed Martin och Google, men tekniken har ännu inte slutgiltigt bevisats erbjuda en kvantdators fördelar.

Qubits är svåra att arbeta i grupper eftersom kvanttillstånden de använder för att representera data är extremt känsliga och enheterna stör varandra. Rigetti säger att hans företag har utarbetat en qubit-design som borde vara tillräckligt stabil för att skala upp, och som kan göras med hjälp av konventionella chiptillverkningstekniker.

Startupen testar för närvarande ett tre-qubit-chip tillverkat av aluminiumkretsar på en kiselskiva, och designen som kommer nästa år bör ha 40 qubits. Rigetti säger att det är möjligt tack vare designmjukvara som hans företag har skapat som minskar antalet prototyper som kommer att behöva byggas på vägen till en slutlig design. Versioner med 100 eller fler qubits skulle kunna förbättras på vanliga datorer när det kommer till kemisimuleringar och maskininlärning, säger han.

Andra som arbetar med kvantberäkning delar tron ​​att qubit-tekniken äntligen har nått en punkt där enheterna kan kombineras i mycket större antal. Ledaren för Googles kvantdatorlabb, som likt Rigetti använder supraledande qubits, har förutspått att han kan bygga chips med cirka 100 pålitliga qubits på ett par år (se Googles Quantum Dream Machine ). Forskare vid IBM, MIT Lincoln Lab och på andra håll har också utvecklat supraledande qubits av hög kvalitet (se IBM Shows Off a Quantum Computing Chip). Rigetti har tidigare arbetat i IBM:s kvantberäkningsgrupp.

Det här är en väldigt spännande tid, säger Daniel Lidar , chef för Center for Quantum Information Science and Technology vid University of Southern California. Detta är inte inkrementellt; vi börjar verkligen se olika grupper som arbetar med supraledande qubits ta stora kliv framåt.

Men det är fortfarande långt ifrån klart när användbara, storskaliga kvantchips kan tillverkas, säger Lidar. Ett seriöst försök att bygga en sådan förblir ett dyrt företag, säger han.

Vinsterna från Googles onlineannonsverksamhet gör det fritt fram att ägna enorma resurser till sitt kvantberäkningslabb om det skulle vilja. D-Wave, det enda företaget som erbjuder ett storskaligt supraledande qubit-chip, har över 100 anställda och har fått mer än 120 miljoner dollar från olika investerare, inklusive Amazons grundare Jeff Bezos och CIA.

Rigettis företag har hittills samlat in 5 miljoner dollar i finansiering och sysselsätter cirka 15 personer. Han menar att de intensiva gränserna för en startup ger den bästa miljön för att lösa den stora utmaningen med att skala upp qubit-teknik, och att företaget kommer att samla in mer pengar och lägga till anställda efter behov.

Dölj