谷歌最近宣布了量子计算领域的重大突破，其Willow处理器解决了传统计算机几乎永远都无法解决的方程式。但计划在芝加哥建造世界上第一台商用量子计算机的PsiQuantum公司却走上了一条不同的道路。

PsiQuantum并没有构建主要用于测试和公开演示的小型量子计算机，而是致力于打造一台能够处理实际应用的100万量子比特机器。

即使是顶尖科学家也不确定这样的未来是否可行。但PsiQuantum联合创始人彼得·沙德博特（Pete Shadbolt）最近在芝加哥分享了他的计划，他打算证明这是可行的。

沙德博特表示：“这就像突破音障……从玩具系统变成具有商业价值的系统。”

量子计算试图利用量子力学的力量进行计算。传统计算机使用二进制数字或“位”进行操作，其值为0或1，而量子位或量子比特则使用可以同时保存0和1值的粒子，就像在空中翻转硬币一样，成倍地提高了其计算能力。

今年夏天，伊利诺伊州州长JB Pritzker宣布，该州将提供5亿美元在前美国钢铁南厂建立伊利诺伊州量子与微电子园区，该厂址自30多年前关闭以来一直处于空置状态。

PsiQuantum将成为主要租户，同时还将与州政府和美国国防高级研究计划局 (DARPA) 联合建设一个设施，用于测试量子技术原型。本月早些时候，IBM宣布计划在该地点建立一个国家量子算法中心，并获得2500万美元的州政府资助。IBM还与芝加哥大学和东京大学成立了一家价值1亿美元的合资企业，以建造一台100,000量子比特的量子中心计算机。

如果成功，量子计算有望彻底改变新药和新材料的开发，并解决气候变化等问题。但在实际应用之前，仍有巨大的工程障碍需要解决。

这需要多长时间，以及是否有可能实现，目前仍不得而知。例如，IBM项目计划在未来十年内完成。

与PsiQuantum一样，IBM和英伟达也表示，最终他们将需要100万个或更多的量子比特。

怀揣着这一目标，PsiQuantum希望在2025年初破土动工，在芝加哥建立计算机设施。首批工作之一是，该州将从其5亿美元承诺中拨款2亿美元，建造一个低温工厂，以制造液氦，将计算机冷却到接近绝对零度的深空条件。PsiQuantum计划从ComEd铺设一条专用输电线路，为该设施提供大量无碳电力。

到目前为止，PsiQuantum正在英国测试一个中型量子系统，并在斯坦福大学测试一个更大型的系统。该公司还计划在芝加哥建造一个更大型的系统，并在澳大利亚布里斯班建造其第一台商用设备，随后在芝加哥建造一个类似的公用事业规模的容错设备。

尽管建设两个站点会分散资源，但公司首席科学官沙德博特认为，这为PsiQuantum带来了优势，因为它能够测试系统中的变化，并使两个站点相互支持。

为了创建量子比特，PsiQuantum计划使用硅量子芯片和称为光子的微小光单位。

量子力学的一个经典演示是将光束穿过两个狭缝，产生干涉图样，就像水波一样。奇怪的是，即使每次只将一个光子穿过狭缝，它们似乎也会发生干涉，从而揭示出它们作为波和粒子的双重性质。

这种现象称为叠加，量子计算机利用这种现象同时执行多项计算。另一个关键现象是纠缠，它使量子计算机能够以显著提高计算能力和效率的方式连接量子比特。

量子计算机面临的最大挑战之一是量子比特与环境交互时产生的错误。值得注意的是，谷歌最近宣布Willow成功实现了105个量子比特，并称随着量子比特数量的增加，错误率会降低。

谷歌承认，其计算机目前还无法解决传统计算机无法解决的实际问题，但它称其创造是“最令人信服的原型”，“有力地表明，实用的、非常大的量子计算机确实可以建造出来”。

谷歌还向竞争对手发出挑战，称任何开发量子计算机的团队都应首先检查其是否能在行业标准基准（即随机电路采样）上击败传统计算机。谷歌表示，如果不能，“我们有充分理由怀疑它能否解决更复杂的量子任务。”

量子园区的代理主任、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械工程系著名教授哈雷·约翰逊此前发表声明，对该园区的规划大加赞赏。

约翰逊说：“我们在园区开展的工作有可能改变世界，这与曼哈顿计划或硅谷发展等历史性科技举措不相上下。”

PsiQuantum与投资者分享了其进展，吸引了7亿美元风险投资，并表示其正在实现部分组件和系统集成目标，并将努力工作直至满足剩余的无数测试和基准。

PsiQuantum选择芝加哥的原因之一是芝加哥量子交易所拥有丰富的学术和研究环境，该联盟包括当地大学、费米实验室和阿贡国家实验室及其潜在的劳动力。

埃文斯顿西北大学量子信息研究与工程研究所 (INQUIRE) 主任Michael Wasielewski教授对PsiQuantum表示赞赏，因为它采取了不同于其他公司的方法，并且意识到需要做大做强。

西北大学将参与量子园区，希望在那里建立一个可供学者和初创企业进行研究的设施，使该地区成为该领域的领先者。

沙德博特表示，面对人类迄今最艰难的尝试之一，PsiQuantum之所以选择芝加哥，是因为当地过去的成就，以及该地区的学术和工程实力。

“他们有着令人惊叹的做事态度，”他说：“这是无价之宝。员工、文化、技术背景都是对我们巨大的吸引力。”

沙德博特的父亲是英国的一名污水处理工程师，小时候，他想要一台超级任天堂游戏机。他说，当他的父母让他学习计算机编程来玩电子游戏时，他开始意识到为实现一个实际目标而一丝不苟地工作的价值。

他说：“我们将以最快的速度研制出一种真正能赚钱、真正有用的机器。”

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