赤壁赋,量子摩尔定律面世!量子体积每年翻番,10年内完成量子霸权,葱爆羊肉

admin 2019-03-28 阅读:279

来历:IBM,新智元

IBM今日宣告量子核算新里程碑:迄今为止最高的量子体积!与此一起,IBM发布了量子功用的“摩尔定律”,宣告其“量子霸权”时间表:为了在10年内完结量子霸权,需求每年将量子体积至少增加一倍。

量子摩尔定律来了!

在近来举行的 2019 年美国物理学会三月会议上,IBM抛出了这个概念。

在这次会议上,IBM 宣告它最新式的量子核算机、本年 1 月在 CES 上露脸的全球首台商用量子核算一体机IBM Q System One 供给了 “迄今为止最高的量子体积”。

“量子体积”(Quantum Volume) 是 IBM 提出的一个专用功用方针,用于丈量量子核算机的强壮程度,其影响要素包含量子比特数、门和丈量差错、设备穿插通讯、以及设备衔接和电路编译功率等。

因而,量子体积越大,量子核算机的功用就越强壮,能够处理的实践问题就越多。

向晚江湛
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重要的是,IBM 发现量子体积遵从一种 “摩尔定律”:其量子核算机完结的量子体积,每年增加一倍:

也就是说,自 2017 年以来,IBM 每年将量子体积翻了一番程流苏。

这种倍增与摩尔定律十分类似。摩尔定律由英特尔创始人之珍嘉丽一的戈登・摩尔提赤壁赋,量子摩尔定律问世!量子体积每年翻番,10年内完结量子霸权,葱爆羊肉出,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还拟定了一个雄心壮志的时间表:为了在 2020 年代完结量子霸权,咱们需求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 的几个模型测验效果的概述。

当然,要点的丈量方针是 赤壁赋,量子摩尔定律问世!量子体积每年翻番,10年内完结量子霸权,葱爆羊肉“量子体积”,团队还宣告了一virwife篇论文,具体描绘了这个方针以及怎么核算。

在论文中,他们指出,新的衡量规范 “量化了核算机成功完结的最大宽度和深度相同的随机电路”,并指出它还与过错率密切相关。

除了供给迄今为止最高的量子体积之外,IBM Q System One 的功用还反映了 IBM 所丈量到的最低过错率,均匀 2-qubit gate 的过错率小于 2%,其最佳 gate 的过错率小于1%。

低过错率很重要,由于要想构建功用齐备、大规模、通用、容错的量子核算机,需求较长的相干时间和较低的过错率。

量子体积是衡量量子霸权 (Quantum Advantage, 又称量子优势) 发展的一个根本功用方针,在这一点上,量子运用程序带来了逾越经典核算机自身才能的严重、实践的优点。

接下来,具体论述“量子体积”的概念和含义。

IBM对 Q System One进行了具体的基准测验,并在博客中发布IBM Q Network体系“Tokyo”和“Poughkeepsie”以及揭露发布的IBM Q Experience体系“Tenerife”的一些功用数据。

特定量子核算机的功用能够在两个层面上表明:与芯片中根底量子位相关的衡量,咱们称之为“量李秉蓁子器材”,以及全体体系功用。

下表比较了四个最近的IBM Q体系中量子器材的根本方针:

IBM Q System One的功用能够体现在测得的一些最优功用/最低过错率数字中。均匀两个量子比特门差错小于2%,最佳门过错码率小于1%。

IBM的设备根本上遭到相干时间的约束,关于IBM Q System One来说均匀为73s。

均匀两比特率差错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均匀为74s和69s)。这表明IBM的控件引起的差错十分小,现已挨近该器材上最高的量子比特保真度。

量子摩尔定律 :为了完结量子优势,量子体积需求每年至少翻一番

为了在本世纪20年代完结量子优势,需求每年至少将“量子体积”增加一倍。

IBM的五量子比特设备Teumife的量子体积是2017年初次通过IBM Q Experience量子云效劳供给的,现在的IBM Q 20-量子位的高端设备的量子体积为8冷王专属之天降萌妃。最新效果表明,IBM Q System One功用现已超越16量子体积。自2017年以来,IBM Q团队每年都完结了量子体积的倍增。

下面是一张量子体系开发路线图,以量子体积为衡量规范,量子体系核算力每年增加一倍。

风趣的是,其实能够将上图与Gordon Moore在1965年4月山田裕二19日提出这张闻名的“摩尔定律”图表进行比较:

为了完结0.01%的差错率,需求将相干时间提高到1-5毫秒,这是一个绵长的未来之路,在量子体系中完结这共同陆东青方针需求战胜许多激动人心的应战。

在拟定体系路线图的一起,需求一起研讨元器材的根本物理特性,并丈量了单个超导传输量子比特T1弛豫时间长达0.5毫秒(500微秒,质量因数为1500万),研讨效果表明这些器材不存在根本资料上的约束问题。

尽管“量子体积”可用于表征设备功用,但业界也能够运用其他方针,例如丈量设备上的羁绊量子位的方法,从中提取有关体系功用的更多信息。

关于多量子位羁绊,一个简略的衡量规范是n-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状况的断层拍摄(可彻底描绘不知道赤壁赋,量子摩尔定律问世!量子体积每年翻番,10年内完结量子霸权,葱爆羊肉量子态的相同调集的进程),比方4量子位状况。

首要预备GHZ状况,并通过在不同根底上的各个量子位的投影,重建咱们创立的状况。这儿的丈量方针是可完结的试验状况相关于方针状况的保真度。

状况层析成像对丈量差错很灵敏,因而假如不具备去除这些差错影响的技能,咱们重建的4量子位 GHZ状况的保真度为0.66,能够制作出如下的密度矩阵:

不过,能够通过额定校准丈量来确认丈量差错的倒数,杏荫井台并对眼镜蛇11焚烧轿车层析成像数据进行丈量校对,然后下降这些消火栓箱差错。相同的数据通过校对处理后,保真度提升至0.98。请注意,此值不包含差错线,差错线将包含由于状况预备和丈量差错引起的核算噪音和体系噪音。

Qiskit Ignis是一种了解和下降量子电路和器材噪音的结构,也是IBM的开源量子开发套件Qiskit金袋子的265g游戏浏览器一部分。Qiskit Ignis中包含丈量差错降噪。

降噪后的4比特GHZ状况层析成像,保真度为0.98

咱们还对IBM Q System One上的真实羁绊状况进行了开始丈量,共有多达18个量子比特羁绊。

这些开始效果,再加上量子体积和下降丈量差错技能的改善,以及新的快速高保真量子位丈量的效果,将在20aotm奥特曼8兄弟19年3月美国物理学会的会议上发布。

量子核算的噪声中心量子(NISQ)年代的到来是一个激动人心的时间——从硬件,软件到物理学的打破,再到新的丈量规范的诞生。要在有用体系上持续改善“量子体积”丈量规范,仍需求进一步的研讨和运用。IBM计划在纽约Poughkeepsie开设新的量子核算中心,在2019年下半年制作具有适当功用水平的量子核算体系。

1965年,戈登摩尔曾断语:“集成电子技能的未来是电子产品自身的未来。”而咱们现在信任,量子核算的未来将成为核算机自身的未来。

史上最高量子体积的量子核算机,是何方神圣?

IBM Q 赤壁赋,量子摩尔定律问世!量子体积每年翻番,10年内完结量子霸权,葱爆羊肉System One,声称全球首台量子核算一体机,它体积好像大象,算力不敌小手机。

本年 1 月,拉斯维加斯 CES 展会上,Q System One 初次露脸。

IBM Q System One

它犹如一件艺术品,被安顿在一个 2.74 米高、2.74 宽的的硼硅玻璃柜中,中心挂着吊灯一般的量子核算中心硬件,由一个闪亮的圆柱形黑色外壳包裹,里边的一切部件都被精妙地躲藏起来。

当然,为了便利保护,玻璃外壳能够运用电机翻开。

IBM Q System One 由许多自定义组件组成,这些组件协同作业,可用于最先进的依据云的量子核算程序,包含:

假如下一年 IBM 践约推出 32 量子体积的核算机,又会是多么的高端艺术品呢?

巨子搅局,量子核算竞赛白热化

依据 BCC Research 的数据,到 2022 年,全球量子核算商场的复合年均增加率估计将到达 37.3%,产量到达 1.61 亿美元左右。再往后,2027 年该商场的年复合增加率将到达 53% 左右,产量到达 13 亿美元。

这个猜测并不夸大。由于,这个范畴的竞赛正在加重。

英特尔、微软、谷歌等首要竞赛对手正在参加竞赛。这些巨子科技公司正竭尽全力地将量子核算商业化和民主化,使其进入商用范畴。

英赤壁赋,量子摩尔定律问世!量子体积每年翻番,10年内完结量子霸权,葱爆羊肉特尔最近与 Bluefors 和 Afore 协作推出了首款量子低温晶圆探针 (Cryogenic Wafer Prober)。这种设备能够加快依据硅的量子芯片上量子比特的测验进程。

微软的量子网络也正在生长。作为该公司量子开发工具包的一部分,微软大omoani力推行其“量子友爱” 的最新编程言语 Q#(Q-sharp)。微软的目比基尼相片标是开发一种通用量子核算机,选用巩固的依据纳米线的硬件结构,具有纠错机制。

以此一起,谷歌在上一年 7 月发布了名为 Cirq 的开源软件工具包,以协助开发人员测验量子核算算法。此外,在上一年 3 月,谷歌宣告推出 Bristlecone,一台 72 量子比特的通用量子核算机。

参阅链接:

https://马伦威斯www.ibm.com/blogs/research/2019/03/power-quantum-device/

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