IBM声称量子电脑大突破,且进入实用阶段,两年后有机会打败传统超级电脑
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IBM距离实现具有真正实用性的量子电脑又近了一步,该电脑在某些工作负载中的性能优
于传统电脑。其使用带有127个超导量子位元的量子Eagle处理器来创建纠缠态,并模拟材
料模型中的自旋动力学并准确预测其磁化强度等特性。
当今最强大的超级电脑可模拟复杂天气模式和恒星诞生,目前量子电脑仍处于理论实践和
可操作雏型的发展阶段。如今投入大量资源研发量子运算技术的IBM声称取得了重大突破
,并在科学期刊Nature分享研究报告。
量子运算利用量子纠缠(entanglement)、叠加(superposition)等量子特性来加速运
算。例如,量子位元可以不像传统电脑位元只能为0或1,而 是同时为0和1,即两个状态
同时存在。
量子电脑运算速度非常快,但问题是无法产生一致结果,也产生很多错误答案。谷歌在
2019年宣称拥有量子霸权,称数位电脑必须进行数千年运算才能完成,但后续分析显示,
如果再多点时间,传统电脑也能做同样效果。因此,IBM主张不是速度,而是可靠性。换
言之,若要让量子电脑发挥作用,必须每次都给相同答案,而IBM错误缓解技术迈出一大
步。
这些团队将IBM的127量子位元Eagle芯片与Lawrence柏克莱国家实验室和普渡大学的超级
电脑进行了比较,以应对日益复杂的任务。通过更简单的运算,Eagle每次都能与超级电
脑的结果相匹配。这表明即使有噪声,量子电脑也能产生准确的结果。但它的亮点在于其
容忍规模的能力,从理论上讲,逆向的结果比当今最先进的硅电脑芯片所能达到的结果准
确得多。
其核心是降低噪声的后处理技术。 类似于看一幅大画,该方法忽略了每个笔触。 相反,
它专注于绘画的一小部分,并抓住了艺术品的一般要点。这项发表在Nature期刊上的研究
并没有追求量子优势,即量子电脑理论上可以比传统电脑更快地解决问题。相反的,它表
明今天的量子电脑,即使不完美,也可能比预期更快地成为科学研究的一部分。换句话说
,我们现在已经进入了量子效用领域。
这项研究仍然是一个概念证明。尽管它表明后处理软件ZNE可以减少127量子位元系统中的
错误,但仍不清楚该解决方案是否可以扩展。随着 IBM将于2023年发布的1,121量子位元
Condor芯片组,错误缓解策略可能需要进一步测试才能得知。
毕竟,IBM认为,有朝一日量子电脑将有助于应对各种挑战,包括制造更高效的电池、研
制新药,甚至设计更好的肥料。如果一切顺利,这一期望有机会于2年后达成,成为真正
改变世界的量子电脑。