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如何客观评价中国的两台量子计算原型机
关键字: 量子计算机潘建伟客观评价中国的量子计算原型机
之前提到了,这两台量子计算原型机只是分别用于线性方程组求解和玻色取样的专用机,而且性能相对于现在非常成熟的经典计算机而言也比较一般。但也不必妄自菲薄,毕竟量子计算机相对于经典计算机优势巨大。
量子计算就是利用了量子叠加和量子纠缠的特点实现了高超的并行计算能力。拥有N个量子态的量子计算机一次操作等于是一次演化相当于完成了2的N次方个数据的并行处理,这就使量子计算机相对于经典计算机处于优势。特别是在超并行计算能力方面,量子计算机的优势格外突出。
世界首台超越早期经典计算机的单光子量子计算机
正如初生的婴儿虽然比较弱小,但由于量子计算机有相对于经典计算机更大的发展潜力,因而不能用现在两台原型机在通用性和性能方面存在的瑕疵而一棍子打死。
另外,我们也不能妄自尊大。不能因两台量子计算原型机的成功而忽视国外的技术进步。
比如在2012年,R. J. Schoelkopf在超导线路中实现三比特的量子纠错编码。在2015年John M. Martinis在超导线路中实现了九比特的量子操控。本次中国自主研发的10量子比特低温超导量子计算原型机,正是打破了John M. Martinis在2015年的成绩。从宏观上看,中美两国在量子计算机研发中有可能会表现出交替领先的情况。
除了低温超导系统以外,目前还有量子点系统、离子阱、拓扑量子计算等研究方向。不过,由于低温超导系统和量子点系统具有较好的扩展性,更适合工业化生产,因而把这两个方向作为主攻方向的研究者更多一些。把低温超导系统和量子点系统对比,低温超导系统的研究者又比量子点系统的研究者更多一些。
中国科学技术大学教授朱晓波正在展示超导量子比特处理器的芯片
量子点系统的一大方向就是半导体量子点,比如Intel就非常热衷于研究硅基半导体量子芯片,其中原因就在于Intel想借助自己在硅基芯片领域一些成熟的技术。国外新南威尔士大学也有实现2个量子比特的硅基半导体量子芯片的新闻。
在半导体量子点方面,中国在2010年左右制备单个量子点,在2011年实现双量子点,在2012—2013年实现两个量子点编码的单量子比特,在2014—2015实现四量子点编码的两个量子比特,在2016年已经做到六个量子点编码为三个量子比特,并实现了三个比特量子门操作。在中国接连取得进步的同时,国外目前还停留在四个量子点编码的两个比特,在该领域中国已经达到国际领先水平。
不过,要实现量子计算,不仅要有足够多的物理比特,再通过做冗余处理形成逻辑比特,还要有足够高的逻辑门精度,单比特逻辑门和双比特逻辑门精度要能满足量子计算的门槛。当逻辑比特数量超过30,而且有足够高的逻辑门精度,才能制造出可以媲美或者超越经典计算机计算性能的量子计算机。
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- 责任编辑:孙武
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