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IBM再次超越谷歌:研制出50量子位计算机原型机

澎湃新闻 ·2017-11-14 09:39·半导体行业观察
阅读:2118

来源:内容来自 澎湃新闻,谢谢。


在量子计算机领域里,谷歌一直被视为“领头羊”。此前,谷歌已制造出9量子比特的机器,并计划今年增加至49量子比特,实现“量子霸权”(quantum supremacy)。但现在,IBM率先完成了这项成就。



IBM研制出50量子比特原型机

当地时间11月10日,在美国电气和电子工程师协会(IEEE)的工业峰会上,IBM对外宣布,公司已经成功研发20位量子比特的量子计算机,可在年底向付费客户开放。更值得一提的是,IBM还成功开发出了一台50位量子比特的原型机,可为今后IBM Q系统奠定基础。


IBM在官方博客中写道,基于20量子比特量子计算机的相干时间(Coherence time,相干时间,就是信道保持恒定的最大时间差范围)翻倍,由之前的50微秒到达现在平均相干时间90微秒。而且这台量子计算计的设计具有可扩展性:基于50个量子比特的量子计算机也有相似的表现。


IBM20和50量子比特阵列

拥有50量子比特的计算机,在计算机科学史上绝对可以成为一个重要里程碑。该领域的研究人员将这一里程碑称为是“量子霸权”,它可以实施常见超级计算机所不能完成的任务。


IBM人工智能和IBM Q研究副总裁达里·奥吉尔(Dario Gil)表示,量子位数量增加只是一个方面。你处理的量子位越多,量子位之间的交互就会越复杂,因为量子具有相互纠缠的属性。如果你有更多的量子位,但它们相互联系时有很高的错误率,那么它们不见得比错误率较低的5量子位机器来得强大。


另一个要关注的问题是,在处理量子状态时,它们在一种名为相干性(coherence)的过程中往往存在一段很短的时间。这意味着,量子位回到0和1经典的计算状态之前,研究员只有一个短暂的时间窗口。在上个世纪90年代末期,研究人员只有短短几纳秒的时间可以关注相干性。即使在去年,IBM也只能为5量子位机器获得47微秒和50微秒的相干性时间。这次IBM公布的相干时间在90微秒左右,是一次巨大的飞跃。


除了量子计算机外,IBM在软件上也有建树。其开发的QISKit ,是量子信息软件处理工具包,可用于帮助研究社区最大限度利用量子计算系统的核心。IBM称,这是包括基于Python语言的建立、操控、显示和研究量子比特的工具,表征量子比特的工具,批量处理任务工具和一个可将所需实验编译到真实硬件的编译工具。


自去年IBM推出5量子位的先进计算机以来,IBM在量子计算机领域一路高歌猛进。今年3月份,IBM就曾对外宣布,今年要推出全球第一个商业化量子计算云服务:IBM Q。这也是全球第一个收费的量子计算云服务系统。



量子计算机和传统计算机之间的区别

相比传统计算机,量子计算机的最大区别在于:传统计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题,而量子计算机却可以同时解决多个问题。传统计算机使用的运算规则是二进制,用0和1记录信息状态。但量子计算机由量子状态来描述信息,根据量子的特性它可以同时表示多种状态,并同时进行叠加运算,因而拥有更快速的运算方式。


由于量子计算机处理能力比当前传统超级计算机高几个数量级。因此,许多人认为,量子计算机将完成以前被认为是不可能完成的任务,例如模拟化学催化剂、建立超级复杂系统的模型、破解加密密码等。但迄今为止,这些公司开发的量子计算机处理能力不够强大或不够精确,在运行大多数任务时不足以超过传统计算机。


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