每一家大型科技公司,都把量子计算机视为计算领域的下一个重大突破。作为这些公司中的一员,我相信谷歌、英特尔、IBM、微软以及多个初创公司和科研机构的团队,都在努力实现真正的“量子霸权”——所谓“量子霸权”,指量子计算机的计算能力提升到传统计算机无法企及的程度,以解决传统计算机无法解决的问题。
今天,在美国物理学会年会上,我的同事们公布了我们最新的具有72量子比特的量子处理器Bristlecone。我表示,Bristlecone 的目的是为研究人员提供一个测试平台,“用于研究量子比特技术的系统误差率和可扩展性,以及在量子模拟、优化和机器学习中的应用。”
所有量子计算机都要面对的一个重要问题是误差率。由于我知道我们的工作环境要求极低温度(毫开尔文)的运行,并且需要保证其不受到环境影响,因为如今我们的量子比特仍然高度不稳定,哪怕是一点噪声都会导致系统发生错误。
正因为如此,我们现代处理器中的每个单独称作“qubit”的设备并不是真正意义上的单一qubit,而是许多传统比特组合而成,这样有助于解释一些潜在错误现象。而现在另一个限制因素是,大多数系统只能在100微秒内保持状态。
我们的演示结果显示,读出错误率为1%,单个qubit为0.1 %,双qubit门为0.6%。
左边展示的是我们最新开发出的72 qubits 处理器 Bristlecone 的外观图像;右边则是该设备内部结构图:每个小方格代表一个 qubit,它们彼此紧密相连。图片来源:谷歌
业界普遍认为实现真正的人类可以感知到的区别至少需要49个qubits,但我提醒大家注意到,即使拥有大量qubits,我们也不能忽略软件与控制电子设备以及处理器本身之间协调性的挑战。“像 Bristlecone 这样的设备,要做到这一点,就必须经过精心设计和多次迭代。” 我们团队曾经这样写道。
据我们实验室团队介绍,该构建策略是使用与大规模通用纠错兼容的系统探索近期应用。在为了使这台超级电脑能够运行那些超越经典模拟范围算法时,不仅需要大量数量级别上的增强,更关键的是它必须在读取数据和逻辑运算时保持低误差率,如单比特门和双比特门操作。
今天宣布给予其他致力于构建功能性高效能度足够以支持复杂任务执行的大型功能性高性能硬件的人工智能项目带来了新的竞争压力。这是一个充满激情与挑战行业,每个人都各自采取不同的方法来推动技术前进。