量子计算公司正在竞相将更多的量子比特塞进他们的设备,但这真的是进步的可靠迹象吗?IBM正在提出一种更全面的测量方法,称为“量子体积”(QV),该方法可以更好地显示我们离实用设备的距离有多近。

创建量子计算机要想解决现实世界的问题,需要比我们现在拥有的设备大很多倍的设备,所以宣布拥有更多量子位的处理器会成为头条新闻也就不足为奇了。谷歌目前以其72量子位的果核处理器领先,但IBM和英特尔也紧随其后,分别为50和49。

不出所料,建立一个有用的量子计算机比简单地添加更多的量子位要复杂得多,量子位是用来在量子计算机中编码信息的构件(这里有一个关于量子计算机如何工作)。一台机器能维持脆弱的量子态多久,错误的频率,以及整体架构,都会极大地影响这些额外的量子位元的用处。

这就是IBM正在推动一项措施的原因首次推出于2017年被称为量子卷(QV),它说,捕获这些因素如何结合影响现实世界表现的更好工作。QV的基本原理是Quantum Computer最重要的问题是它如何实现的算法。

这是由两个关键特征的管理:它有多少贵族以及在错误之前可以执行多少次夸张或量子状态的崩溃扭曲结果。在量子电路的语言中,大多数行业领导者青睐的计算模型,这些特性可以被描述为宽度和深度(更具体地可实现的电路深度)。

宽度很重要,因为能够超越经典计算能力的复杂量子算法需要大量的量子位来编码所有相关信息。一个可以无限运行的双量子位系统仍然不能解决很多有用的问题。更大的深度是很重要的,因为它可以让电路利用量子位进行更多的步骤,从而比较浅的电路运行更复杂的算法。

因此,IBM研究人员决定,而不是仅计算Qubits,它们将以同样重要的方式处理宽度和深度,因此QV基本上测量最大的方形电路-1.e。一个具有相同宽度和深度的一个 - 量子计算机可以成功实现。

这种方法之所以如此简洁,是因为计算深度需要考虑研究人员已经用来评估量子计算机性能的大量其他指标。然后,它将所有信息归结为一个可以跨设备进行比较的单一数值。

这些措施包括一致时间 - 在与环境互动之前,额度可以保持其量子状态的长期额度导致它们崩溃。它还考虑了用于对Qubits进行操作的量子门(类似于经典计算机中的逻辑门)的速率引入错误。误差频率确定在结果变为垃圾之前可以执行多少操作。

它甚至包括设备结构。当量子位不能直接相互连接时,让它们相互作用需要额外的门,这会引入错误,从而影响深度。这意味着连通性越强越好,理想的设备应该是每个量子位元都相互连接的。

验证的方法该公司已在其三种机器上进行了测试,其中包括在2017年云上公开提供的5 QUBit系统,这是去年发布的20 Qubit系统,以及今年早些时候发布的Q系统1。他们发现的是每年在QV中加倍,从4到8到16日,该公司承担痛苦的模式与摩尔定律相同,这使得在过去50年中经过古典计算机性能的指数提高。

该事实的相关性将取决于其他公司是否采取措施;量子计算的进步并不是IBM内部的进程。但该公司积极呼吁其他公司也加入进来,并指出,将所有这些信息浓缩成一个数字,将更容易在各种不同的设备上进行比较。

但是,尽管QV无疑是优雅的,但重要的是要记住,作为衡量量子计算进展的基准,QV的潜在价值是什么。目前还不清楚其他公司的设备在这方面表现如何,但有一个IBM的自然激励促进有利于自己技术的指标。

但这并不意味着你应该自动贴现。资深高性能计算分析师Addison Snell将该指标描述为“令人信服的”HPCwire,这也指出,竞争对手量子计算公司Rigetti据报道,已经将QV作为一项措施。Ars Technica的克里斯·李也认为它可以实现广泛采用

QV是否会成为用于加速测试世界上最强大的超级计算机的LINPACK基准的量子等价物,还有待观察。但希望它将开启一场关于企业如何交换意见的对话,并开始剥离围绕量子霸权竞争的一些不透明性。

拍摄者Graham Carlow,IBM Research/CC nd - 2.0

我是一名自由科技作家,住在印度班加罗尔。我的主要兴趣领域是工程学、计算机和生物学,尤其关注这三者之间的交叉点。

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