Google 发表 72 量子位元电脑,朝向量子霸权目标迈进

国际科技巨擘都将量子电脑视为电脑运算领域的下一个重大突破。Google、微软、英特尔、IBM 以及众多新创公司和学术实验室的团队,都努力实现达到

量子霸权( quantum supremacy)的目标。也就是说,使量子电脑能超越超级电脑的运算能力。

72 量子位元

近日,Google 表示,其发表的最新量子处理器 Bristlecone,有望在未来达到量子霸权的目标。Bristlecone 希望为研究人员提供一个测试平台,用于研究量子位元技术的系统错误率及可延展性,以及量子模拟、最佳化和机器学习上的一些应用。

Bristlecone 处理器晶片有 72 量子位元(Qubits,量子电脑的运算单元,相当于传统电脑的位元)。业界普遍的假设是,要实现量子霸权至少需要 49 量子位元。但 Google 也表示,量子电脑不能只关注在量子位元的多寡。Google 研发团队在部落格写道:“像 Bristlecone 这样的设备,从软体和电子元件到处理器本身,都需要一整套技术之间的完整协调。要做到这点,需要在多个迭代中仔细的进行系统工程。”

错误率

量子电脑必须面对的一个重要问题是错误率。因为现今的量子位元仍然非常不稳定,任何噪音等干扰都会导致错误,因此量子电脑通常在极低温的环境下运行(大约 20 millikelvins,约为摄氏 -273.13 度)。

正因为如此,现代量子处理器的量子位元,并不是真正的单一量子位元,而是许多传统位元的组合,以帮助解决潜在错误。另一个限制是,大多数量子电脑只能在 100 微秒内保持状态。

Google 并未公布 Bristlecone 的错误率。然而,Google先前展示的量子电脑只有 9 量子位元,其读取错误率 1%,单量子位元闸的读取错误率为 0.1%,双量子位元闸的错误率则为 0.6%。

业界普遍采用不同的技术

Google 发表的量子处理器,将对其他致力于建构功能性量子电脑的团队带来新的压力,有趣的是,这个产业的现状是每间公司都采用了不同的技术。

微软目前稍处落后,该团队尚未真正实现量子位元技术,但是,一旦微软团队实现之后,将很快能达到 49 量子位元的目标,而微软使用的技术不同于 Google。微软也致力于发展量子运算的程式语言 Q#。

IBM目前在实验室已经拥有一台 50 量子位元的电脑,让开发人员使用云端技术模拟量子电脑。

Frederic Lardinois, (Mar 2018). Google’s new Bristlecone processor brings it one step closer to quantum supremacy, TechCrunch

Julian Kelly, (Mar 2018). A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor, Google Research Blog