法国Pasqal开发中性原子QPU系统，有望实现工业应用-优快云博客

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Pasqal正在开发基于中性原子技术的量子处理器，用于解决电动汽车智能充电等问题。该技术可实现在室温下工作，并能高效操控大量量子比特。

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（图片来源：网络）

使用传统的数值方法去求解具有非确定性多项式时间难度的NP-Hard问题经常失败，而合成量子系统模拟具有解决此类问题的潜力。法国量子计算公司——Pasqal目前就在开发专为模拟设计的量子处理单元 (QPU)，可用于解决以下几类问题：电动汽车的智能充电、网络设计、网络管理、网络可靠性和流程创新。

Pasqal 的创始人：Christophe Jurczak、Thierry Lahaye、Georges-Olivier Reymond 和 Antoine Browaeys（图片来源：网络）

如今，量子处理器可以使用不同的物理体系构建，技术路线包括光量子、离子阱、超导电路、量子点和中性原子等。但无论使用何种方式，设计人员都必须克服两个主要障碍：1、保持对量子比特各种参数的高质量控制，2、扩大集成规模，以及验证这些复杂系统的输出结果。相比于一般经典器件或其它量子设备，中性原子器件拓扑结构在许多方面都是独一无二的。例如，中性原子技术路线可以轻松实现更多量子比特和更高连接性的量子寄存器。

Pasqal QPU

量子模拟是Pasqal的QPU最有前途的应用，其量子处理器可用于观测特定的量子系统的信息。正如理查德·费曼 (Richard Feynman)指出的那样，可以将量子系统用来解决计算量子层面的问题。因此中性原子量子处理器将有助于科学研究，在工业层面有多个应用领域：例如研究新的能量存储和传输材料、药物开发的化学计算。

Pasqal 的量子处理器大约有一个亭子那么大（图片来源：网络）

Pasqal首席执行官 Georges-Olivier Reymond表示，“Pasqal正在将技术产业化。我们希望打造和销售可靠的产品，有助于在许多场景下解决复杂的工业问题。”

智能充电量子解决方案

Pasqal在能源领域的客户包括法国电力公司 EDF，Pasqal正与EDF合作开发智能移动创新解决方案（见图 1）。其应用场景是，满足拥有大量电动车的城市每日的充电需求。支持充电调配并管理未来的电力需求确实是一个复杂的问题，对于经典计算机而言很难求解。通过量子处理器，Pasqal将成功解决这个问题。

共享电动汽车车队的充电管理是一个复杂的问题（图片来源：网络）

“我们正在构建基于中性原子技术的量子处理器。由中性原子组成的量子比特，意味着我们正在操纵一个个地原子来存储和编码量子信息，”Pasqal首席执行官Georges-Olivier Reymond 说。

“Pasqal的量子寄存器突破了190多个原子，达到了前所未有的系统规模。大量相互作用的量子粒子将使模拟多体量子系统的动力学成为可能，这远远超出了当前经典方法的能力。”

根据Pasqal的说法，这种方法提供了许多优势。首先，该装置可以在室温下工作，不需要冷却；其次，所有项目在结构上都是相同的，因为它们是自然建造的；第三，Pasqal开发的量子计算机消耗的能量非常低，相当于四个吹风机工作消耗的能量；最后，Pasqal的量子比特可以通过激光进行控制，这是一种非常强大的工具，几乎可以根据任何需要进行定制。

Pasqal通过使用单个激光，将其分成多个激光束以控制数百个量子比特，从而具备了高度的可扩展性。一些来自其他团队的研究也证明了，这项技术已经能够控制多达200个量子比特。图2显示了一个 14 x 14的中性原子矩阵，对应于196 个量子比特。

一个 14 x 14 原子的矩阵（图片来源：网络）

“量子比特操控的质量与激光束的质量直接相关，例如在频率稳定性方面。我们正在使用同类中最好的激光器以及一些稳定性技术，以确保对量子比特的高效操控。”雷蒙德说。

图MIS问题与风电场生产效率

Pasqal表示，除了模拟量子系统演化过程之外，Pasqal量子处理器已经可以解决一些高计算复杂度的问题，此类问题用经典计算机求解效率很低。经典计算机计算效率低下的Hard问题，例如，图的最大独立集（MIS）问题，在网络设计和金融都有很多的应用，当节点规模变大时，经典计算机难以求解。而Pasqal量子处理器通过一组相互作用的中性冷原子，每个原子可代表所求解的图的一个顶点，可以用来解决MIS问题。