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IBM量子运算研究4年方砖为量子运算的未

2019-08-15 16:25:43来源:励志吧0次阅读

  从计算机到服务器到超级计算器再到量子计算机,基础运算构架和原型电路基本上由IBM早期主导完成。

  全世界各地的主要实验室不断针对量子运算进行深入研究,甚至包括新进该领域的Google。然而,IBM宣称,从该公司在量子运算研究长达 0年的经验来看,显示Goole在其 线性 设计方面的构想并不正确,因为IBM所采用的 方砖 (square tiled)设计能够解决在量子运算方面最重要的错误校正问题,而且能够因应未来的需求调整至任意规模。

  IBM从1981年开始寻找合适的量子运算架构,当时该公司出席了诺贝尔奖得主理察.费曼(Richard Feynman)首次的 信息实体 (physics of information)专题讨论,Richard Feynman在讨论中提出了量子运算的概念。

  4年干了一件:量子运算架构实验

  在接下来的 4年,IBM持续发展费曼的理论,发明了自家的量子运算架构,并进行各种实验,如今已能让组件可靠地扩展到任意数量的量子位(qubit;Qb) 无限地延伸摩尔定律 因为它只需要50Qb,就能超越超级计算机排行榜上最快速的超级计算机。

  我们目前正发布一款4Qb的系统,并针对8Qb的系统展开实验, IBM Research Center实验量子运算部门经理Jerry Chow表示, 但与其他设计不同的是,我们已经解决了一连串的问题,使其得以扩展到使用任何量子位数的超级计算机。

  目前的原型(下图)在市售的超级冰箱中被冷却至15 mK(开氏温标),目前已经解决在量子运算中两个最重要的问题。根据IBM表示,这是指同时校正位翻转与相位翻转的错误,以及可完全扩展至任何尺寸。

  IBM的4个超导量子位元首次利用正方形晶格检测两种量子错误 ,包括位误差和相位误差。(来源:IBM Research)

  在针对量子运算进行研究节道路上,校正错误是最重要的问题,因为量子位并不像一般计算机位那样强劲稳定, Jerry Chow表示, 量子位十分脆弱,并且可能因为环境与系统中的各种噪声而受损。

  在量子计算机中有两种重要的错误必须加以校正 位错误(从1到0或从0到1翻转错误)以及相位翻转误差(这可能导致讯号在彼此间相减而非相加) 。遗憾的是,要一次解决这两种错误是非常困难的。为了解决这个问题,IBM表示必须采用方形架构,才能同时解决两个问题或其中一个问题,而Google采用线性数组架构则存在限制。其结果是,IBM的4Qb方形数组带来了4倍冗余,但也实现了可无误差扩展的量子计算机。

  IBM的优化方砖布局,可增加更多量子位以及扩展至更大的系统。(来源:IBM Research)

毕少敏
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