在近日的美国物理学会上,Goggle实验室的公布了最新一代量子处理器Bristlecone,Bristlecone是一款72位量子位处理器,错误率只有1%,与9个量子比特的量子计算机持平。这款处理器不仅能够帮助科学家们进行量子模拟的探索,还能够在量子机器学习上有所应用。此外,谷歌认为如果一切运作良好,使用Bristlecone可以实现量子霸权。
创纪录72量子比特量子计算机,错误率1%,可实现量子霸权
Julian Kelly介绍,这个最新设备遵循是谷歌之前提出的9个量子比特量子计算机的线性阵列技术所对应的物理学原理,而该技术显示的最佳结果如下:低的读数错误率(1%)、单量子比特门(0.1%)以及最重要的双量子比特门(0.6%)。该设备使用与9个量子比特的相同的模式进行耦合、控制和读出,但将其扩展为一个包含72个量子比特的正方形数组。
实验中,研究人员选择了这种尺寸的设备来展示未来的量子霸权,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。
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。
在研究特定的应用程序之前,对量子处理器的量化能力很重要。谷歌的理论团队已经开发出了一种基准测试工具来完成这项任务,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的问题上具有超越经典的超级计算机的表现,也即 “量子霸权”。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。
虽然目前还没有人可以实现这个目标,但是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个比特误差进行完美的证明。他们相信,这个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,同时也是未来的主要目标之一。