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IBM再次超越谷歌:研制出50量子位計算機原型機

來源:澎湃新聞 發布日期:2017-11-14

在量子計算機領域里,谷歌一直被視為“領頭羊”。此前,谷歌已制造出 9 量子比特的機器,并計劃今年增加至 49 量子比特,實現“量子霸權”(quantum supremacy)。但現在,IBM 率先完成了這項成就。

阿甲科技IBM 研制出 50 量子比特原型機

IBM 研制出 50 量子比特原型機

當地時間 11 月 10 日,在美國電氣和電子工程師協會(IEEE)的工業峰會上,IBM 對外宣布,公司已經成功研發 20 位量子比特的量子計算機,可在年底向付費客戶開放。更值得一提的是,IBM 還成功開發出了一臺 50 位量子比特的原型機,可為今后 IBM Q 系統奠定基礎。

IBM 在官方博客中寫道,基于 20 量子比特量子計算機的相干時間(Coherence time,相干時間,就是信道保持恒定的最大時間差范圍)翻倍,由之前的 50 微秒到達現在平均相干時間 90 微秒。而且這臺量子計算計的設計具有可擴展性:基于 50 個量子比特的量子計算機也有相似的表現。

阿甲科技IBM20 和 50 量子比特陣列

IBM20 和 50 量子比特陣列

擁有 50 量子比特的計算機,在計算機科學史上絕對可以成為一個重要里程碑。該領域的研究人員將這一里程碑稱為是“量子霸權”,它可以實施常見超級計算機所不能完成的任務。

IBM 人工智能和 IBM Q 研究副總裁達里·奧吉爾(Dario Gil)表示,量子位數量增加只是一個方面。你處理的量子位越多,量子位之間的交互就會越復雜,因為量子具有相互糾纏的屬性。如果你有更多的量子位,但它們相互聯系時有很高的錯誤率,那么它們不見得比錯誤率較低的 5 量子位機器來得強大。

另一個要關注的問題是,在處理量子狀態時,它們在一種名為相干性(coherence)的過程中往往存在一段很短的時間。這意味著,量子位回到 0 和 1 經典的計算狀態之前,研究員只有一個短暫的時間窗口。在上個世紀 90 年代末期,研究人員只有短短幾納秒的時間可以關注相干性。即使在去年,IBM 也只能為 5 量子位機器獲得 47 微秒和 50 微秒的相干性時間。這次 IBM 公布的相干時間在 90 微秒左右,是一次巨大的飛躍。

除了量子計算機外,IBM 在軟件上也有建樹。其開發的 QISKit ,是量子信息軟件處理工具包,可用于幫助研究社區最大限度利用量子計算系統的核心。IBM 稱,這是包括基于 Python 語言的建立、操控、顯示和研究量子比特的工具,表征量子比特的工具,批量處理任務工具和一個可將所需實驗編譯到真實硬件的編譯工具。

自去年 IBM 推出 5 量子位的先進計算機以來,IBM 在量子計算機領域一路高歌猛進。今年 3 月份,IBM 就曾對外宣布,今年要推出全球第一個商業化量子計算云服務:IBM Q。這也是全球第一個收費的量子計算云服務系統。

相比傳統計算機,量子計算機的最大區別在于:傳統計算機只能按照時間順序一個個地解決問題,而量子計算機卻可以同時解決多個問題。傳統計算機使用的運算規則是二進制,用 0 和 1 記錄信息狀態。但量子計算機由量子狀態來描述信息,根據量子的特性它可以同時表示多種狀態,并同時進行疊加運算,因而擁有更快速的運算方式。

由于量子計算機處理能力比當前傳統超級計算機高幾個數量級。因此,許多人認為,量子計算機將完成以前被認為是不可能完成的任務,例如模擬化學催化劑、建立超級復雜系統的模型、破解加密密碼等。但迄今為止,這些公司開發的量子計算機處理能力不夠強大或不夠精確,在運行大多數任務時不足以超過傳統計算機。

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