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Google的量子AI實驗室(Quantum AI Lab)在本周一(3/5)對外展示了具備72個量子位元的Bristlecone量子處理器,將作為Google量子技術的測試平台,並可支援量子模擬、最佳化與機器學習等應用。此外,Google亦認為Bristlecone很有機會實現量子霸權(Quantum supremacy)。

Google科學家Julian Kelly表示,該實驗室的目標是打造一個可解決實際問題的量子電腦,Google的策略是以相容於未來通用糾錯量子電腦的系統來探索近期的應用,為了讓量子處理器能夠執行超越傳統模擬器範圍的演算法,需要的不只是大量的量子位元,更重要的是處理器在讀取與邏輯操作上的低錯誤率。

Google展示擁有72個量子位元的量子處理器Bristlecone,右圖每個「X」代表一個量子位元:(來源:Google)

所謂的量子霸權指的是外界相信量子運算裝置有朝一日將能解決傳統電腦無法解決的問題。儘管量子電腦的運算能力大過傳統電腦,但目前最大的挑戰是量子的相干性容易受到環境影響而消失,造成「退相干」(decoherence)效應而出現運算錯誤,也讓低錯誤率成為今日量子運算的顯學。

Bristlecone保留了Google先前發表之9量子位元線性陣列技術的物理結構,只是擴大成72個量子位元,它最佳的讀取錯誤率為1%,單量子位元閘的錯誤率是0.1%,雙量子位元閘的錯誤率為0.6%。Google量子AI實驗室的目標是隨著量子位元增加的同時,藉由可靠的糾錯能力來降低錯誤率。

Kelly指出,倘若量子處理器可於夠低的錯誤率下運作,那麼它便能夠超越傳統超級電腦解決科學問題的能力,達到所謂的量子霸權,但此一成就必須仰賴足夠的量子位元數量與運算長度,迄今尚付之闕如。

根據Google的估算,量子霸權可在量子位元數為49、電路深度(circuit depth)超過40,以及雙量子位元閘錯誤小於0.5%的狀態下達成,且很有機會在Bristlecone上被實現。

除了Google之外,IBM在去年底已開發出50量子位元的原型機,而英特爾(Intel)亦於今年發表49量子位元晶片,三大巨頭併肩朝量子霸權邁進。


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