6月15日，QuEra Computing透露，2028年该公司将推出容错量子计算机Libra，同时与AWS扩展多年的战略合作，将其推向云端。
当然，QuEra也给出了相对具体的系统指标。官方宣称，Libra将是一台megaquop-class的系统，设计目标达到100万次可靠逻辑量子操作。它预计拥有超过256个纠错逻辑量子比特，逻辑错误率目标为10⁻⁶。
上个月，IBM宣布将在5年内投资100亿美元，力争在2029年前制造出全球首台稳定地、无误地执行复杂计算任务的大型量子计算机。
就连老大哥都说是在2029年以前，那么QuEra为什么敢2028年交答卷呢？Libra系统的技术底色是什么？
Libra到底多能打
Libra是QuEra首款容错量子计算机，也是扩展后的Quera/AWS合作中的第一台量子计算机，属于Megaquop级系统。
在NISQ时代，我们衡量机器的值主要就是量子体积（Quantum Volume）或是电路的保真度。而在容错时代，这些已不适用了。Megaquop代表着这台机器可以在数百个逻辑量子比特上无误地执行超过100万次量子门操作。
这非常重要，因为真实的量子应用不只是取决于逻辑量子比特数，还包括错误压倒计算之前能执行多少逻辑操作。
Libra目标规格超过256个纠错逻辑量子比特，逻辑错误率为10⁻⁶，希望为AWS客户提供2028年的容错量子计算云访问，并为早期实用的商业场景和科研工作流提供支持。
它的首批应用场景将锚定量子化学、高能物理模拟、新材料计算，而且这些都是传统超级计算机算力捉襟见肘，现有NISQ机器又无力触及的领域。
同时，Libra将原生地集成到Amazon Braket平台上，支持Qiskit、PennyLane、Bloqade、CUDA-Q等主流量子软件库，并且可以与AWS现有的高性能计算（HPC）和人工智能资源进行无缝对接，能让客户在熟悉的云世界里建立“经典+量子”的混合工作流。
亚马逊Braket总经理Eric Kessler盛赞道：“Megaquop的规模不是终点线，而是起跑线。”而QuEra CEO Andy Ory更是认为，容错量子计算正在从科学里程碑转化为实实在在的工程与部署路线图。
基于同行评审的技术闭环
Libra架构已在多篇同行评审的论文中得到验证。
它基于QuEra构建和部署量子计算机的业绩，例如近年来自2022年以来在亚马逊Braket上线的有256个物理量子比特系统Aquila，以及与日本的ABCI-Q超级计算机共址的中性原子系统Gemini，该系统具备逻辑量子比特能力。
QuEra脱胎于哈佛大学和麻省理工学院（MIT）的顶尖实验室，特别是哈佛大学Mikhail Lukin 教授团队。该公司在2023年开启了量子纠错的时代，且持续推进量子纠错能力。
容错是商业可实现量子计算机的基础，QuEra专注于实现容错这一目标。Libra架构的所有模块都是经同行评审的研究所证明的。
QuEra团队以及QuEra科学创始人在哈佛大学和麻省理工学院的实验室团队，已在《Nature》和《Physical Review Letters》上发表了八篇同行评审论文，展示了该系统背后的基础能力，主要包括：
-验证了面向通用量子计算的容错中性原子架构，确定了Libra的底层设计逻辑；
-实现了基于可重构原子阵列的逻辑量子处理器原型，打通物理比特到逻辑比特的编码链路；
-完成了逻辑魔态蒸馏实验，率先在逻辑量子比特上实现了非克利福德操作的容错实验；
-连续运行3000+物理量子比特系统，结合实时原子重装技术，证明大规模中性原子阵列的稳定性。
除此之外，QuEra还攻克了如规模化实时纠错高速解码、原子持续装载的数千量子比特稳定运行、低资源消耗纠错码等一系列工程难题。
在2028年之前，QuEra将继续在内部设计多代容错系统，一代比一代更加完善，以完善设计方案、加快路线图，并向战略盟友提供一个真实的容错环境体验（在正式发布更广泛的构架之前）。
对手们走到哪了
把QuEra的2028年时间表放到整个容错量子计算赛道中横向比较，还是很激进的。
IBM一向以严格遵循量子路线图著称。IBM目前的路线图计划2029年开始推出“Starling”系统，计划有200个左右逻辑量子比特，1亿次量子门操作。
Google自2019年实现“量子优越性”后，其进展就是严格按照所谓的“新摩尔定律”，在2029-2030年尽快发展到有100万个物理量子比特的系统，达到约1000个可操控的逻辑量子比特。
Quantinuum在自己的路线图中提出要到2029年左右推进到Apollo阶段，也就是通用的容错量子计算能力。
来源：光子盒研究院
还有很多量子公司明确给量子容错的时间节点，我们就不一一展开了。
相比之下，QuEra和AWS给出了明确的时间，Libra在2028年以云端服务的方式发布，而且给出了明确的逻辑比特数、门深度、错误率等具体的技术指标，这使得它成为全球第一个明确交付、可验证的Megaquop量级容错量子计算机。
对急于在量子计算市场抢占先机的一些企业、研究机构来说，这无疑是一个非常激动人心的竞跑窗口。
此外，中性原子路线的原子全同性、在室温外围环境下即可维持、动态全连接等可扩展的良好特性，使中性原子成为一匹黑马，在容错时间表中杀到最前方。
与AWS扩大多年战略合作
这个新闻的另一大看点是QuEra与AWS深度的战略合作。
现时，QuEra与AWS正在拓展数年的深度合作，为AWS客户带来QuEra的容错系统。在扩展合作中，Libra将于2028年起在Braket上线。
Braket为客户提供一个单一的环境，使其能够在现有经典基础设施上开发和运行量子应用，并原生集成到HPC和AI/ML资源，具备量子经典混合同步工作流程的能力。
这次合作进一步深化了双方始于2022年的合作关系，当时Aquila成为Braket上的首台中性原子量子计算机。
而本次宣布的“扩展战略合作”，则从硬件、软件、生态三个维度进行了深度拓展。
硬件端，QuEra容错系统（Libra及后续代际）将优先部署在AWS数据中心中，由AWS提供平台和网络服务。
软件端，Braket将进一步提升对中性原子系统的原生支持，降低用户从NISQ算法到容错算法迁移的成本。
生态端，AWS量子解决方案实验室将与QuEra一起发起客户共设设计（co-design）项目，帮助早期用户对算法结构、电路分解、纠错设计等方面针对Libra硬件性能进行定制化设计。
“这是第一次，实现有用且容错的量子计算机的梦想进入我们的视线。这些系统旨在实现前所未有的量子计算，应实现真正独特的应用。我们很自豪有能力扩大与AWS的合作规模，将这些能力，带给更广泛的科学用户群，”QuEra Computing首席科学官Mikhail Lukin教授说。
总而言之，我们正在经历的一场深刻的计算范式转移。Megaquop的规模不是终点，它是人类了解和把握微观量子世界的真正起点。
距离2028年还有两年的时间窗口。企业高管们想得更多可能已经是如何利用容错算法来重构已有产业的逻辑了。
技术的车轮正在加速滚动，好戏正在上演。
[1]https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[2]https://aws.amazon.com/cn/blogs/quantum-computing/aws-deepens-strategic-collaboration-with-quera-to-bring-fault-tolerant-quantum-computing-to-amazon-braket/
