在近日的美國(guó)物理學(xué)會(huì)上，Goggle實(shí)驗(yàn)室的公布了最新一代量子處理器Bristlecone，Bristlecone是一款72位量子位處理器，錯(cuò)誤率只有1%，與9個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)持平。這款處理器不僅能夠幫助科學(xué)家們進(jìn)行量子模擬的探索，還能夠在量子機(jī)器學(xué)習(xí)上有所應(yīng)用。此外，谷歌認(rèn)為如果一切運(yùn)作良好，使用Bristlecone可以實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。

創(chuàng)紀(jì)錄72量子比特量子計(jì)算機(jī)，錯(cuò)誤率1%，可實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)

Julian Kelly介紹，這個(gè)最新設(shè)備遵循是谷歌之前提出的9個(gè)量子比特量子計(jì)算機(jī)的線(xiàn)性陣列技術(shù)所對(duì)應(yīng)的物理學(xué)原理，而該技術(shù)顯示的最佳結(jié)果如下：低的讀數(shù)錯(cuò)誤率（1%）、單量子比特門(mén)（0.1%）以及最重要的雙量子比特門(mén)（0.6%）。該設(shè)備使用與9個(gè)量子比特的相同的模式進(jìn)行耦合、控制和讀出，但將其擴(kuò)展為一個(gè)包含72個(gè)量子比特的正方形數(shù)組。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員選擇了這種尺寸的設(shè)備來(lái)展示未來(lái)的量子霸權(quán)，使用面編碼研究一階和二階糾錯(cuò)，并促進(jìn)量子算法在實(shí)際硬件上的發(fā)展。

左邊是谷歌最新的72量子比特量子處理器Bristlecone。右邊是該設(shè)備的圖示：每個(gè)“X”代表一個(gè)量子比特，量子比特之間以線(xiàn)性陣列方式相連。

在研究特定的應(yīng)用程序之前，對(duì)量子處理器的量化能力很重要。谷歌的理論團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種基準(zhǔn)測(cè)試工具來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)，通過(guò)在設(shè)備上應(yīng)用隨機(jī)的量子電路來(lái)對(duì)系統(tǒng)的任務(wù)進(jìn)行隨機(jī)分配，并通過(guò)一個(gè)經(jīng)典的模擬方法來(lái)檢查抽樣輸出的分布情況。對(duì)于一個(gè)操作誤差足夠小的量子處理器，它可以在一個(gè)明確的計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)的問(wèn)題上具有超越經(jīng)典的超級(jí)計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)，也即 “量子霸權(quán)”。這些隨機(jī)電路在量子比特和計(jì)算長(zhǎng)度以及深度上都必須很大。

雖然目前還沒(méi)有人可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，但是谷歌研究人員計(jì)算后認(rèn)為，量子霸權(quán)的目標(biāo)可以通過(guò)使用49個(gè)量子比特，一個(gè)超過(guò)40的電路深度，一個(gè)低于0.5%的2個(gè)比特誤差進(jìn)行完美的證明。他們相信，這個(gè)量子處理器優(yōu)于超級(jí)計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)證明將會(huì)是這個(gè)領(lǐng)域的分水嶺，同時(shí)也是未來(lái)的主要目標(biāo)之一。