2020第二季度,轰动全球的事件之一便是霍尼韦尔宣布发布最强量子计算机。其最强一词的定义便来自于IBM制定的关于量子设备的性能度量标准:量子体积(Quantum Volume,QV)一词。​

 

拼量子比特数量是个“坑”

IBM表示,衡量一个量子设备的性能不仅要看量子比特的数量,还要考虑量子比特的连通性(Connectivity),门的测量误差(Measurement Errors),相干时间(Coherence Times)的增加,设备串扰(Device Crosstalk)的减少,以及软件对电路编译效率(Compiler Efficiency)的改进等,因此,他们提出了一个对量子设备整体的度量标准,即上文提及的量子体积QV。

早在2017年,IBM便通过量子比特数为5,QV为4的量子设备来提供云服务。之后,IBM便以此作为度量标准,制定了一个量子系统路线图。同时表示,IBM要在2020年实现量子优势,便要以类摩尔定律的形式,来实现QV的增长,即QV每年翻倍速度增长。回顾IBM数据,该公司也兑现了他们的承诺,实现了早期计划,2017年实现4-QV,2018年8-QV,2019年16-QV,2020年达到32-QV。

 

粉碎记录的一年,量子计算领域两个月能实现什么?-量子客
图1 | IBM量子体积增长(来源:IBM)

 

量子优势里程碑

IBM于2020年1月初宣布,成功实现32-QV的量子计算设备,达到32-QV的第一台量子计算设备被命名为罗利(Raleigh),其具有28个量子比特。IBM表示,QV 达到32这一进步是IBM 在量子计算设备实现量子优势的一大里程碑。罗利利用了IBM 53-qbit 量子计算机中开发改进的六边形晶格连接结构,在相干性方面进行了改进。而相较于Penguin r4性能最好的量子设备伯布林根(Boeblingen,16QV、20-qubit),其性能翻了一番。

粉碎记录的一年,量子计算领域两个月能实现什么?-量子客
图2 | IBM Penguin 20-qubit CNOT门误差分布(来源:IBM)

 

当下,距离IBM实现32QV距离仅仅6个月的时间,IBM宣布,其已经拥有8个超过32QV性能阈值的量子计算系统,其中6个是全新的系统。IBM达到32-QV的量子系统分别是:
  • Falcon r4(巴黎,蒙特利尔和多伦多);
  • Canary r3(雅典,波哥大,罗马和圣地亚哥);
  • Penguin r3(约翰内斯堡)。

其中有三个是27-qubit Falcon处理器,四个是5-qubit 的Canary处理器。

 

粉碎记录的一年,量子计算领域两个月能实现什么?-量子客
图3 | IBM 量子设备及性能的增加(来源:IBM)

 

全球量子计算机数量最多的企业

早在今年5月初,IBM已经宣布拥有了18台量子计算机,但是并未公布详细细节。近日,IBM宣布,加上新增的量子计算系统,截止目前IBM共拥有22台量子计算设备。由此看来,之前宣布的18台量子计算机,包含了近日宣布所新增的量子设备。

IBM表示,新系统的快速推出,得益于硬件设计的改进和新的“目标旋转”(Target Rotary)脉冲技术。目标旋转增加了两个量子纠缠操作的保真度,同时减少了相邻量子比特的错误。其相关论文已发表在《Arxiv-Quantum Physics》期刊。

 

论文:https://arxiv.org/abs/2007.02925

 

声明:此文出于传递高质量信息之目的,若来源标注错误或侵权,请作者持权属证明与我们联系,我们将及时更正、删除,所有图片的版权归属所引用组织机构,此处仅引用,原创文章转载需授权。

 

作者量子客       审核 | 量 豆 豆