量子计算机芯片再获突破!谷歌公布72位量子比特处理器
时间: 2018-04-28 来源:凤凰科技
提要:一款拥有72量子比特,名为Bristlecone(编注:中文译为“狐尾松”)的量子处理器。基于这款量子处理器,谷歌称将为研究员提供测试平台,来研究量子技术的可扩展性,以及在量子仿真、应用优化和机器学习等方面的能力。

量子计算机芯片再获突破!谷歌公布72位量子比特处理器

 

在提出“量子霸权”一年多时间后,谷歌终于迎来了自己在量子计算领域里新的突破。

当地时间3月5日,谷歌量子人工智能实验室(Quantum AI Lab )研究科学家Julian Kelly 在谷歌的官方博客上公布了自己的最新研究成果:一款拥有72量子比特,名为Bristlecone(编注:中文译为“狐尾松”)的量子处理器。基于这款量子处理器,谷歌称将为研究员提供测试平台,来研究量子技术的可扩展性,以及在量子仿真、应用优化和机器学习等方面的能力。

谷歌在洛杉矶举行的美国物理学会年会上展示了这款新的处理器。“我们刚开始测试,”谷歌物理学家John Martinis说:“从目前我们所知道的情况来看,我们非常乐观。”Martinis说,如果一切运作良好,量子霸权(quantum supremacy)可能会在几个月内实现。

谷歌首发72个量子比特处理器

在博客中, Kelly详细介绍了新款量子处理器。该装置设计的指导原则是谷歌早先推出的9量子比特线性阵列技术。当时,谷歌已经证明了该方法可以做到低读出错误率(1%),单量子比特门错误率为0.1%,以及最重要的双量子比特门错误率为0.6%。

左边是谷歌最新的72量子比特量子处理器Bristlecone。右边是该设备的图示:每个“X”代表一个量子比特,量子比特之间以线性阵列方式相连。图片均来自谷歌量子人工智能实验室。

新量子处理器采用了相同的耦合、控制和读出方案,但被运用到了72个量子比特的正方形阵列上。之所以选择这个大小,谷歌称是为了能在未来展示“量子霸权”,能够使用面编码研究一阶和二阶纠错,并促进量子算法在实际硬件上的发展。

“谷歌量子人工智能实验室的目标是建立一个量子计算机,可以用来解决现实世界的问题。我们的策略是利用与大规模通用纠错量子计算机兼容的系统,来探索短期的应用。为了使量子处理器能够运行超出经典模拟范围的算法,它不仅需要大量的量子比特。关键的是,处理器在读取和逻辑操作上也必须具有低错误率,例如单量子比特和双量子比特门。”Kelly 在博客中写道。

在真正的应用开始前,为了能对量子处理器的量化能力有更好的评估。谷歌的理论团队还开发出了一种基准测试工具。他们通过在设备上应用随机的量子电路来对系统的任务进行随机分配,并通过一个经典的模拟方法来检查抽样输出的分布情况。对于一个操作误差足够小的量子处理器,它可以在一个明确的计算机科学相关问题上具有超越经典超级计算机的表现,也就是谷歌所说的 “量子霸权”。

错误率和量子比特位数之间的关系。红色显示了谷歌量子AI实验室的预期研究方向,他们希望近期能够开发出基于纠错量子计算机的相关应用。

但这些随机电路在量子比特和计算长度以及深度上都必须很大。谷歌研究人员计算后认为,量子霸权的目标可以通过使用49个量子比特、一个超过40的电路深度、一个低于0.5%的2比特误差进行完美的证明。他们相信,新的量子处理器优于超级计算机的实验证明,将会是这个领域的分水岭,同时也是未来的主