2025 IEKTopics|美商QuEra Computing開啟中性原子量子的技術革新

總部位於波士頓的新創企業QuEra Computing(以下簡稱QuEra),專注於中性原子量子運算(Neutral Atom Quantum Computing),這項技術被廣泛認為是深具前景的量子運算架構之一。QuEra積極將中性原子量子電腦商用化,短時間內便躍升為量子運算的關鍵創新者,更是該領域的全球領導者

QuEra源自哈佛大學與麻省理工學院的研究團隊,近期完成新一輪高達2.3億美元的募資,投資者包括Google、軟銀集團(SoftBank Group),顯示產業對其發展有高度信心,助力QuEra得以大幅擴展其研發與營運能量。

 

拆解「中性原子量子運算」3大技術優勢

根據QuEra的研究顯示,中性原子量子運算具備多項明確的優勢。首先,中性原子量子位元(Neutral Atom Qubits)具備天然的可擴展性,在擴充位元數量時,佈線複雜度不會呈指數增加,有助於建構大型量子處理器。這項可擴展特性已展現於QuEra開發的256量子位元處理器「Aquila ™」,該處理器可透過第三方雲端平台如Amazon Braket,或與QuEra合作擁有直接存取權限的方式使用。

其次,中性原子系統可在室溫穩定運作,相較於其他須仰賴複雜、低溫冷卻設備的量子架構,此優勢可大幅簡化基礎設施需求,並降低整體營運成本。第三,這類系統具備長相干時間(Coherence Time)、靈活可重組的連接架構,以及支援高度平行操作的量子閘(Quantum Gate)能力。這些特性綜合起來,證明中性原子平台是發展高階量子演算法與容錯架構的理想選擇。

 

QuEra推動量子運算商用落地-參與美國國家研究計畫

理解中性原子量子位元的優勢之後,可發現QuEra的使命致力於提供實用、可擴展且具容錯能力的量子運算解決方案,用來解決傳統運算難以處理的複雜問題。目前QuEra推出多元的雲端平台、客製化在地部署方案,加速擴大量子運算的應用範圍,幫助全球研究人員、企業在密碼學、新藥研發、材料科學及金融建模等多元領域的技術突破,也讓QuEra在整個量子生態系中具獨特地位。

除此之外,QuEra亦積極參與多項重大量子研究計畫,其中包括入選美國國防高等研究計劃署(DARPA)所主導的「量子效能評估計畫(Quantum Benchmarking Initiative, QBI」第一階段。該計畫旨在評估未來十年內實現具商業可行性的容錯量子電腦,兼具高度挑戰性與國際指標意義。QuEra參與其中,展現其策略價值與技術領先地位,尤其是在先進的量子位元搬移技術(Qubit Shuttling方面,該技術可提升量子電路效率與可擴展性,鞏固QuEra在下一代量子發展的關鍵地位。

 

QuEra未來短期計畫-鎖定3項關鍵研發

QuEra認為量子技術將持續快速演進,未來他們的重點計畫,將聚焦在:全堆疊量子演算法協同設計(Full-Stack Algorithm Co-Design)、混合量子—傳統運算(Hybrid Quantum-Classical Computing)、先進量子錯誤修正技術(Quantum Error Correction, QEC),這三大面向的深化發展。

第一,QuEra將大力推動「全堆疊演算法協同設計」,即演算法開發者與硬體工程師之間的深度合作。QuEra 已與多家業界夥伴與學術機構啟動整合設計計畫,針對中性原子系統的獨特優勢,打造最佳化的量子應用。透過此策略,確保演算法與硬體特性高度契合,加速量子技術實用化

第二,QuEra積極推動混合量子-傳統運算的整合。目前,QuEra聯手NVIDIA在波士頓共同成立「NVIDIA加速量子研究中心(NVAQC)」,雙方將整合旗下在AI與量子運算的深厚技術與資源,意在加速整體量子科技發展。此外,QuEra在日本「國立產業技術綜合研究所(AIST)」的系統部署,亦與NVIDIA的高效能超級電腦ABCI-Q搭配運作,展現混合運算架構的實用價值。量子與傳統運算資源的緊密結合,促進演算法開發加速、提升量子運算效能,進而落實多項具影響力的實際應用

第三,QuEra看準量子錯誤修正技術是實現容錯量子運算的關鍵核心,積極在此領域佈局。QuEra的技術藍圖明確指出,將優先發展多項進階QEC技術,包括大量應用橫向閘(Transversal Gates)、魔態蒸餾技術(Magic State Distillation)以建構通用閘集合。中長期計畫則會投入量子低密度同位檢查碼(Quantum Low-Density Parity-Check Codes, qLDPC)的研究,藉此減少修正成本、提升錯誤修正效率

 

結語

QuEra的發展策略中,國際合作亦佔有重要地位。例如近期QuEra攜手日本國立產業技術綜合研究所,首座量子電腦在境外國家成功安裝,這項專案與日本積極推動的國家量子戰略相呼應。特別是「混合量子-傳統運算架構」在新藥研發、物流最佳化與氣候建模等關鍵領域的應用,具有顯著強化效果。此次部署成果,凸顯QuEra在全球量子基礎建設版圖中,扮演日益關鍵角色。

另一方面,QuEra也透過「QuEra量子聯盟(QuEra Quantum Alliance」展開全球合作,該聯盟集結國際頂尖科技企業、學術機構與研究組織,共同攜手推進技術創新。由此觀之,QuEra憑藉其對中性原子量子技術的深耕、穩固的全球合作網絡與前瞻性的策略眼光,在量子運算領域中占有一席之地,未來將持續驅動前瞻科技的突破。

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