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量子比特的量子处理器Bristlecone。谷歌表示,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。”所有量子的挑战都要面对的一个重要问题是误差率。由于现今的一些潜在错误,现代处理器中的单一比特并不是真正意义上的单一比特,而是许多传统比特组合起来,有助于解释潜在错误。
正因为如此,现在的大多数系统只能保持状态100微秒内。如果我们想要实现真正意义上的“领头羊”,至少需要49个单独工作且高度稳定的比特。但实际上,这只是一个起点,因为像Bristlecone这样的设备不仅需要大量高质量,比特,还需要从软件到控制电子设备再到处理器本身的一整套技术协调一致。这是一个复杂而又长期进行的事业。
据谷歌报告,该团队构建大规模通用纠错功能与兼容性的探索近期应用策略。为了使处理器能够运行超出经典模拟范围之外算法,它们不仅需要大量数量级别相似的位,也必须确保低错误率。在读取和逻辑运算时,如同单个门操作或双重门操作都不能有过大的失败概率。
现在这个行业给予其他正在致力于构建功能性质不同但相同目的的人带来了新的压力。而且这个行业目前各自采取不同的方法来达到这一目标。一方面,我们看到微软推出了专为此目的设计了一种编程语言Q#;另一方面,IBM已经拥有50个独立工作且高度稳定的位,并通过云服务让开发者使用基于模拟数据集进行试验。此外,在2018年的CES国际消费电子展中,英特尔展示了一款名为Tangle Lake 的49个独立工作且高度稳定位超导测试芯片,即将投入市场使用。
总体来说,无论是在理论还是实践层面,上述这些新发展都显著提高了我们对于未来可能达到的水平认识,同时也提醒我们即便取得了巨大的进步,但仍然存在着前方不可预知障碍等待着我们的挑战。