Google发布72量子比特的量子处理器Bristlecone,有望成为量子霸权的先驱

Google的量子AI实验室(Quantum AI Lab)在本周一(3/5)对外展示了具备72个量子比特的Bristlecone量子处理器,将作为Google量子技术的测试平台,并可支持量子仿真、优化与机器学习等应用。此外,Google也认为Bristlecone很有机会实现量子霸权(Quantum supremacy)。

Google科学家Julian Kelly表示,该实验室的目标是打造一个可解决实际问题的量子计算机,Google的策略是以兼容于未来通用纠错量子计算机的系统来探索近期的应用,为了让量子处理器能够执行超越传统仿真器范围的计算法,需要的不只是大量的量子比特,更重要的是处理器在读取与逻辑操作上的低错误率。

所谓的量子霸权指的是外界相信量子运算装置有朝一日将能解决传统计算机无法解决的问题。尽管量子计算机的运算能力大过传统计算机,但目前最大的挑战是量子的相干性容易受到环境影响而消失,造成“退相干”(decoherence)效应而出现运算错误,也让低错误率成为今日量子运算的显学。

Bristlecone保留了Google先前发布之9量子比特线性数组技术的物理结构,只是扩大成72个量子比特,它最佳的读取错误率为1%,单量子比特闸的错误率是0.1% ,双量子比特闸的错误率为0.6%。 Google量子AI实验室的目标是随着量子比特增加的同时,借由可靠的纠错能力来降低错误率。

Kelly指出,倘若量子处理器可于够低的错误率下运行,那么它便能够超越传统超级计算机解决科学问题的能力,达到所谓的量子霸权,但该成就必须依赖足够的量子比特数量与运算长度,迄今尚付之阙如。

根据Google的估算,量子霸权可在量子比特数为49、电路深度(circuit depth)超过40,以及双量子比特闸错误小于0.5%的状态下完成,且很有机会在Bristlecone上被实现。

除了Google之外,IBM在去年底已开发出50量子比特的原型机,而英特尔(Intel)也于今年发布49量子比特芯片,三大巨头并肩朝量子霸权迈进。