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www.66sblive.com_量子摩尔定律问世:量子体积每年翻番,10年内实现量子霸权

图片来源@视觉中国

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钛媒体注:本文来源于微信公众号新智元(ID:AI_era),编辑:肖琴、大明,钛媒体经授权发布。

量子摩尔定律来了!

在近日召开的 2019 年美国物理学会三月会议上,

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,IBM抛出了这个概念。

在这次会议上,IBM 宣布它最新型的量子计算机、本年 1 月在 CES 上表态的全球首台商用量子计算一体机 IBM Q System One 提供了 “迄今为止最高的量子体积”。

“量子体积”(Quantum Volume) 是 IBM 提出的一个专用性能指标,用于丈量量子计算机的强大水平,其影响因素包含量子比特数、门和丈量误差、设备穿插通信、以及设备连接和电路编译效率等。

因此,量子体积越大,量子计算机的性能就越强大,能够打点的实际问题就越多。

重要的是,IBM 发现量子体积遵循一种 “摩尔定律”:其量子计算机实现的量子体积,每年增加一倍:

2017 年 IBM 的 Tenerife 设备 (5-qubit) 已经实现了 4 量子体积;

2018 年的 IBM Q 设备 (20-qubit),其量子体积是 8;

2019 年最新推出的 IBM Q System One(20-qubit),量子体积到达 16.

也便是说,自 2017 年以来,IBM 每年将量子体积翻了一番。


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这种倍增与摩尔定律非常相似。摩尔定律由英特尔开创人之一的戈登・摩尔提出,即:

集成电路上可包容的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍

IBM还制定了一个雄心勃勃的时间表:为了在 2020 年代实现量子霸权,我们须要每年至少增加一倍的量子体积!

量子体积是什么?

IBM 在博客上发布了对 System Q One 的几个模型测试成效的概述。

当然,重点的丈量指标是 “量子体积”,团队还颁发了一篇论文,详细描述了这个指标以及如何计算。

在论文中,他们指出,新的度量标准 “量化了计算机乐成实现的最大宽度和深度相同的随机电路”,并指出它还与过失率密切相关。


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除提供迄今为止最高的量子体积之外,IBM Q System One 的性能还反映了 IBM 所丈量到的最低过失率,平均 2-qubit gate 的过失率小于 2%,其最佳 gate 的过失率小于1%。

低过失率很重要,因为要想构建功能完备、大规模、通用、容错的量子计算机,须要较长的相干时间和较低的过失率。

量子体积是衡量量子霸权 (Quantum Advantage, 又称量子优势) 进展的一个基实质能指标,在这一点上,量子应用办法带来了逾越经典计算机自己身手的重大、实际的好处。

接下来,详细论述“量子体积”的概念和意义。

IBM对 Q System One进行了详细的基准测试,并在博客中发表IBM Q Network系统“Tokyo”和“Poughkeepsie”以及暗地发布的IBM Q Experience系统“Tenerife”的一些性能数据。

特定量子计算机的性能可以在两个层面上表示:与芯片中基础量子位相关的度量,我们称之为“量子器件”,以及整体系统性能。

下表对照了四个最近的IBM Q系统中量子器件的基本指标:


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IBM Q System One的性能可以显露在测得的一些最优性能/最低过失率数字中。平均两个量子比特门误差小于2%,最佳门过失码率小于1%。

IBM的设备基本上受到相干时间的限制,对于IBM Q System One来说平均为73μs。

平均两比特率误差率在相干极限的两倍之内(1.68倍),该极限即由量子位T1和T2设定的理论极限(IBM QSystem One平均为74μs和69μs)。这剖明IBM的控件引起的误差非常小,已经濒临该器件上最高的量子比特保真度。

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