江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

量子计算|量子计算战争：国家实力、技术路线的双重对抗( 四 )

2019 年，谷歌的 53 量子位处理器 Sycamore 在 200 秒内完成了一次计算任务 。谷歌声称，一台超级计算机完成同样的任务需要大约 10000 年的时间 。
紧接着，2021 年 6 月，中国科技大学发表了一篇关于 66 量子位超导量子处理器“祖冲之”的论文 。在计算中，中国科技大学使用了 56 个量子位，其执行任务的速度比谷歌的 53 量子位处理器快 2 到 3 倍 。
中国科技大学教授潘建伟在一篇论文中表示：“我们预计，这种大规模、高性能的量子处理器可以让我们在不久的将来能够在经典计算机之外寻求有价值的量子应用 。”
这些来自中国和其他地方的结果有待进一步讨论 。很多企业和机构不使用任何基准来报告他们的结果，包括能够表达量子计算机有效性的指标——量子体积 。
“这一切都不仅仅取决于量子比特 。我们不知道这些系统中有多少能正常工作，如果没有纠错功能以及没有明确的目标，你能添加你所用想要的量子比特，但它永远不会变得更强大，”来自 Moor Insights & Strategy 的 Smith Goodson 说 。
除了中科大，超导量子比特在其他单位也得到发展：
Rigetti 推出了多芯片量子处理器，预计今年年底实现 80 量子位系统 。
今年年底，IBM 将发布 Eagle，一款 127 量子比特的量子处理器 。此外，IBM 正在开发预计 2022 年推出的 433 量子位处理器，以及预计 2023 年推出的 1121 量子位设备 。
谷歌找到了一种降低量子比特错误率的方法，它还计划到 2029 年开发出 100 万个量子位处理器 。
离子阱量子比特领域，IonQ 位居第一
离子阱量子位是另一种有前途的技术 。
对于离子阱来说，离子（带电原子或分子）是量子处理器的核心 。据该技术的开发商 IonQ 称，这一技术用捕获的离子来充当纠缠的量子位，完成从初始准备到最终读出的所有工作 。
根据量子计算报告，在离子阱中，IonQ 以 32 个量子比特领先，其次是 AQT (24)、霍尼韦尔 (10) 等 。
在研发方面，桑迪亚国家实验室正在开发 QSCOUT，这是一种基于离子阱量子位的量子计算机测试平台 。QSCOUT 是一个 3 量子比特系统 。随着时间的推移，桑迪亚计划将该系统扩展到 32 量子比特 。
通过 QSCOUT，桑迪亚国家实验室为最终用户了提供一个开放访问计划 。“用户不仅可以指定他们想要应用哪些门（每个电路由许多门组成）以及何时应用，而且他们还可以指定门本身是如何实现的，因为有很多方法可以实现相同的结果 。这些工具使用户能够深入了解量子计算机在实践中的工作方式，以帮助我们找出构建更好计算机的最佳方法，”桑迪亚的物理学家兼 QSCOUT 负责人苏珊·克拉克 (Susan Clark) 说 。
“由于我们是一个测试平台系统，我们机器上运行的代码是由用户生成的，用户们对在量子计算机上运行的内容有很多想法，”克拉克说 。“32 量子比特仍然足够小，完全可以在经典计算机上进行模拟，所以构建较小系统的目的不是为了做经典计算机无法做的事情 。”
克拉克提出了构建较小系统的两个重要原因：
研究如何将问题映射到量子计算机上，这是在未来更大的系统（量子化学、量子系统模拟）上实现最佳性能的最佳方式；
了解能够让量子计算机更好地运行的技术，以便应用于更大的机器 。
与超导量子比特市场一样，离子阱也出现了一波热潮 。例如，霍尼韦尔正在剥离其量子计算部门，并将与剑桥量子计算部门合并——霍尼韦尔还展示了实时纠正量子错误的能力 。
与此同时，IonQ 的客户可以通过谷歌的云服务购买其量子计算机的使用权 。
Intel的硅自旋量子，有望打造最小的量子芯片
硅自旋量子位也很有前途 。
Leti、Intel、Imec 和其他公司正在研究这项技术，根据《量子计算报告》，Intel以 26 个量子位暂时领先 。
“我们在这里做的是制造单电子晶体管，”Intel的克拉克说 。“我们正在制造一种晶体管，通道中只有一个电子 。该单个电子可以向上旋转或向下旋转，向上和向下旋转分别代表 '0' 和 '1' 。”
关键是让电子进入叠加态 。“当电子旋转一圈时，它就是一个量子位，”克拉克说 。“如果你有两个彼此靠近的电子，或者其中两个自旋量子位，那么你就可以开始执行操作了，可以开始使用量子纠缠了 。”
硅自旋量子位有一些优势 。“Intel的自旋量子位的体积比采用其他一些量子位技术小一百万倍，”克拉克说 。“未来我们将需要 10万 到 100 万个量子位 。当我设想未来的量子芯片会是什么样子时，它看起来会与我们的当下的处理器相似 。”


推荐阅读


上一篇：卫星|世界首颗在轨可重新编程量子卫星成功发射

下一篇：电影|漫威《毒液2》全新中文预告公布！毒液遭遇宿命之敌