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谷歌量子比特芯片突破2022年手机处理器性能排行榜中的一跃成长犹如自然界中的领头羊带领群体迈向新纪元

在科技界,每一家大型企业都将量子计算视为计算领域的下一个巨大飞跃。谷歌、英特尔、IBM、微软以及众多初创公司和研究机构,都在努力实现真正的“量子霸权”,即使传统计算机无法达到的水平,以解决那些传统计算机难以解决的问题。

今天,谷歌量子AI实验室在美国物理学会年会上展示了其最新研发——具有72个量子比特的处理器Bristlecone。据谷歌表示,这款处理器旨在为科学家们提供一个测试平台,“用于研究量子比特技术中的系统误差率和可扩展性,以及它在量子模拟、优化和机器学习中的应用。”

面对的一个重要挑战是误差率。由于目前的量子比特非常不稳定,任何一点噪声都会导致系统出现错误,因此它们通常需要运行于极低温度(毫开尔文)并且避免环境干扰。

为了克服这一点,现在的现代处理器中使用的是许多传统比特组合成的一个单一“虚构”的单个量子比特。这有助于解释一些潜在的错误。但现在还有一个限制,那就是,大多数系统只能保持状态100微秒。

根据演示结果显示,读出错误率为1%,单个量子的错误率为0.1%,双个相邻门之间的错误率为0.6%。

业界普遍认为要实现真正意义上的“领头羊”至少需要49个数量级,但谷歌强调说,并不是所有这些都是必需品。“像Bristlecone这样的设备,它们需要的是从软件到控制电子设备再到整个硬件的一整套技术协同工作,”该团队写道,“这要求我们进行精细而谨慎地进行系统工程。”

据介绍,该团队正在探索如何利用与大规模通用纠错兼容的系统来开发近期应用。而要使处理器能够运行超越经典模拟范围内算法,不仅需要大量数量级,还必须保证低误差率,如单独操作或同时操作两个比特之间逻辑运算时。

今天这个消息给其他致力于构建功能性质相同但不同方法的人带来了新的压力。这是一个充满竞争力的行业,每个人都试图采取不同的策略。微软推出了用于编程语言Q#;IBM拥有50个数量级的大型实验室,并让开发人员使用基于云服务的心理模拟;而英特尔则公布了一台名叫Tangle Lake,有49个数量级的小型测试芯片。在CES消费电子展上展示。此外还有一些初创公司也加入了这个竞赛。

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