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谷歌量子比特芯片突破从自然界借鉴半导体与芯片差异跃居领先位置

在科技界,量子计算机被视为未来计算领域的巨大飞跃。谷歌、英特尔、IBM、微软以及众多初创公司和科研机构,都在追求“量子霸权”,即实现传统计算机无法比拟的高级别计算能力,以解决难以用传统手段解决的问题。

今天,在美国物理学会年会上,谷歌量子AI实验室宣布了他们最新的72个量子比特处理器Bristlecone。谷歌表示,这款设备旨在为研究人员提供一个测试平台,以探索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。

然而,对于所有量子计算机来说,一个关键挑战是误差率。在极低温度下运行并且需要保护不受环境干扰,因为当前的量子比特仍然非常脆弱,一点小错误都会导致整个系统出错。

因此,现在的现代量子处理器中的每个单一“真实”量子的实际表现往往是许多传统比特结合体,这样可以解释一些潜在的问题。此外,大多数系统目前只能保持状态100微秒左右。

谷歌展示了该设备性能显示,读取错误率达到1%,单个比特0.1%,双比特门则是0.6%。

业界普遍认为要实现真正意义上的“数量霸权”,至少需要49个或更多的独立工作着且能互相通信的基本单位,即所谓“qubits”。但是在这项技术中,并不是拥有更多qubits就能带来更强大的功能。“像Bristlecone这样的低误差运行设备”,团队指出,“要求软件与控制电子到硬件之间的一致性。”这是一个复杂而精细的小部件工程项目,它涉及迭代设计与改进过程中不断进行调整。

据谷歌AI实验室团队介绍,该团队构建其基石的是使用与广泛应用于通用纠错算法兼容的大规模设计探索近期应用。这意味着除了大量qubits之外,还需要具有低错误率读取和逻辑运算,比如单独操作一个位或两个位间连续操作。

这个消息对其他正在努力建立功能性的新型电脑的人们提出了新的挑战。而这一行业现状显示各方采取不同的策略。微软推出了用于编程语言Q#;IBM拥有50个qbits的大型设备,并让开发者使用基于云端模拟;而2018CES上,英特尔展示了一台名叫Tangle Lake,有49个超导测试芯片。

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