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谷歌量子比特芯片突破一跃成为领头羊中国芯片技术在自然界中的应用前景

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。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,谷歌量子AI实验室在美国物理学会年会上公布了其最新的具有72个量子比特的大型集成电路Bristlecone。谷歌表示,Bristlecone是为了提供一个测试平台,“用于研究量子比特技术中的系统误差率和可扩展性,以及在自然科学中的应用。”这意味着中国芯片技术将有机会在自然界中发挥作用,比如模拟复杂化学反应或气候模型。

所有现有的量子计算机都要面对的一个重要问题是误差率。因为当前的人造单一量子比特仍然高度不稳定,所以现代处理器中的每个“单一”比特实际上是一个由许多传统比特组合而成,这样可以减少错误发生。现在的一个限制因素是,大多数系统只能保持状态100微秒内。

谷歌演示了该设备结果显示,读出错误率为1%,单独的一次操作失败概率为0.1%,两个相邻门操作失败概率达到0.6%。

业界普遍认为实现真正意义上的“领头羊”至少需要49个高质量连续运行可控且准确地执行逻辑运算的独立原位子的功能性集群,但这一点还没有被任何人达成。而对于实现此目标,有很多方法和策略,比如使用与大规模通用纠错设计兼容的系统探索近期应用,并且构建这样的设备需要从软件和控制电子设备到处理器本身的一整套技术之间进行协调。这是一项极其艰巨但富有挑战性的任务,它要求团队进行跨学科合作并不断迭代改进以克服各种困难。

这个行业目前正处于激烈竞争之中,每家公司都采取不同的方法来推动自己前进。在国际消费电子展(CES)上,英特尔展示了一款名叫Tangle Lake的大型超导测试芯片,该芯片拥有49个原位子的功能性集群,而IBM则已经拥有50个原位子的功能性集群,并允许开发人员通过云服务访问模拟环境。此外,微软推出了专门用于编程这些新型电脑的小程序语言Q#。

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