霍尼韦尔取得的一系列新进展,让量子计算离商业化已不远

企业动态 量科网 2021-08-17 08:27

最近在量子计算硬件和软件方面的技术突破,证明了量子计算机的商业可行性。具体来说,霍尼韦尔和剑桥量子最近宣布了三个科技里程碑,这些进展正将量子计算带入商业世界。

这些里程碑包括已演示的实时量子误差校正(QEC),霍尼韦尔Model H1系统的量子体积翻倍至1024,以及开发了一种能使用更少量子比特来解决优化问题的新量子算法。

量子纠错

将实时量子误差校正(QEC)用于量子计算能保护信息不受退相干和其他量子噪声的影响。量子退相干是量子的相干性消失。退相干可以看作信息从系统丢失到了环境中。我们需要利用量子相干性对以量子态编码的量子信息进行计算。

相比之下,经典计算的纠错采用的是一种冗余技术。实现冗余的最简单方法是在内存中多次存储信息,然后不断地比较信息,以确定是否发生了损坏。

经典误差校正和量子误差校正的另一个区别是连续性。在经典的纠错中,比特要么是“1”,要么是“0”,也就是说,它要么被打开,要么被关闭。然而,量子比特会发生连续错误,一个量子比特除了会出现比特翻转,还会发生相位错误。

霍尼韦尔的研究人员已经解决了量子错误校正问题,他们通过从Model H1系统的10个物理量子比特中的7个创建了单个逻辑量子比特,然后应用多轮QEC来解决量子纠错问题。逻辑量子比特不受量子计算机中发生的主要错误类型的影响,可以对抗计算过程中累积的错误。

量子体积

量子体积(QV)是用来衡量量子计算性能的另一个关键指标。QV是一个单一的数字,它被用来概括量子计算机的性能,就像摩尔定律中经典计算机的晶体管数量一样。

QV是一个与硬件无关的指标,IBM最初使用它来衡量量子计算机的性能。这个度量是必要的,因为经典计算机的晶体管数量和量子计算机的量子比特数量是不一样的。在不到一毫秒的时间里,量子比特就会退相干,会丢失它们所携带的量子信息。为了让量子计算机在商业上可行和有用,它们必须要有一些低错误、高连接和可扩展的量子比特,以确保系统的容错性和可靠性。这就是为什么QV现在成为了量子计算机的一种基准,用它能衡量量子计算机在解决现实问题方面所取得的进展。

根据霍尼韦尔最近发布的数据,Model H1系统已成为首个达到1024量子体积的系统。这个QV值比四个月前增长了一倍。

量子算法

第三个里程碑式的进展来自剑桥量子(它最近宣布将与霍尼韦尔合并),剑桥量子开发了一种新的量子算法,能使用更少的量子比特来解决优化问题。即使在量子比特数量有限的硬件上,这些新方法也可以解决较大规模的问题。

该技术能有效地将问题规模和所需物理量子比特的数量解耦。重要的是,这种方法很灵活,可以适应硬件质量的提高。由于剑桥量子的技术将有助于扩大解决方案,因此研究与量子景观中贫瘠高原的相互作用会很有趣,因为它会限制某些变分量子算法的有效性。(编译:Julien)