0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

量子比特数量明年破百,中国奋起直追仍存在差距

牵手一起梦 来源:光子盒研究院 作者:佚名 2020-09-18 17:17 次阅读

9月15日,IBM发布了一个技术路线图,将在2021年突破100个量子比特,2023年突破1000个量子比特,并最终带领IBM通往百万量子比特以上级别的量子计算设备。谷歌也计划2029年实现百万量子比特。

量子比特数量明年破百,中国奋起直追仍存在差距

IBM的量子技术发展路线图

一直以来,IBM的硬件路线图都围绕着一个更重要的任务核心,即设计一个让全世界的人都能够编程的、通过云部署的全栈量子计算机。

量子比特数量明年破百,2023年破千

IBM量子团队目前面临的最大挑战是,如何在足够长的时间内,以非常少的误差控制这些量子比特的大型系统,并能够承担运行未来量子应用所需的复杂量子电路的重任。

IBM量子团队正在研究如何在较长时间内以较少误差控制越来越大的量子比特系统,使其能够用来运行未来量子应用所需的复杂计算

IBM从2000年代中期开始探索超导量子比特,增加相干时间,减少误差,并在2010年代早期启用多量子比特器件。从量子比特到编译器,量子计算机在各个层面的不断改进和进步,使IBM能够在2016年将第一台量子计算机接入云中。

现在,IBM通过云平台为客户和公众提供了20多个量子计算系统来进行实验,包括5-Qubit IBM Quantum Canary处理器和27-Qubit IBM Quantum Falcon处理器,其中一台实现了64的量子体积(QV)。IBM对编译器的双量子比特门的校准进行了改进,并根据对微波脉冲的调整、对噪声的处理和读出进行了升级。

在努力改进小型设备的同时,IBM也在积极将以往的经验教训进行整合、扩展到更大系统的路线图中。事实上,这个月IBM在内部向IBM Q Network的成员发布了65-Qubit IBM Quantum Hummingbird处理器。

该设备能够8:1读出多路复用,这意味着可以将8个量子比特的读出信号合并为一个,减少了读出所需的布线和组件总量,提高了量子计算机的规模扩张能力,并且能够同时保留Falcon 1代处理器的所有高性能特性。

2021年,IBM将推出127-Qubit Eagle处理器。为了实现里程碑式的100-Qubit 处理器,Eagle进行了多项升级。其中最重要的一点是,通过硅通孔(TSVs)和多层布线,提供了有效扇出大量经典控制信号的能力,同时保护了分离层中的量子比特,以保持高相干时间。

与此同时,IBM通过Falcon引入的双量子比特门和六边形量子比特布局的固定频率方法,在连通性和减少串扰误差之间取得了微妙的平衡。这种量子比特的布局将使IBM能够实现去年首次亮相的“重六边形”纠错编码。

IBM还将在Eagle处理器中引入并发实时经典计算能力,这将使其能够执行更广泛的量子电路和代码。

为小型处理器建立的设计原则将会帮助IBM在2022年发布433-Qubit Osprey系统。更高效、更密集的控制和低温的基础设施将确保处理器在扩大规模的时候不会牺牲掉单个量子比特的性能,不会引入更多的噪声源或占用太大的空间。

2023年,IBM将首次推出1121-Qubit Condor处理器。在总结前代处理器的经验教训的同时,继续降低关键的双态量子错误,使其能够运行更长的量子电路。

通往百万量子比特,实现量子优势

IBM认为Condor是一个转折点、一个里程碑,标志着IBM有能力实现纠错、扩大设备规模,并能够同时探索复杂的潜在量子优势,最终使量子计算机的研究比起开发世界上最好的超级计算机来说更有效率。

建造Condor所需的开发过程,将解决量子计算机规模扩大期间的一些最紧迫的问题。然而,随着IBM探索的领域超过了1000个量子比特,今天的商用稀释冰箱将不再能够有效地冷却和隔离这样巨大而复杂的设备。

这就是为什么IBM还推出了一种比目前市面上任何一种冷却装置都要大的,10英尺高、6英尺宽的“超级冰箱”,内部代号为“Goldeneye”。IBM团队在设计这个庞然大物时考虑到了百万量子比特的系统,并且已经开始了基本的可行性测试。

最终,IBM设想的未来是量子互联连接稀释冰箱,每台冰箱都能容纳一百万个量子比特,就像内部网连接超级计算机处理器一样,创造出能够改变世界的大规模并行量子计算机。

中国奋起直追,但仍存在差距

目前,全球范围内已经推出量子计算机的公司只有IBM、谷歌、霍尼韦尔、Rigetti、IonQ、D-Wave、Xanadu、本源量子等少数几家。

2020年,除了IBM,霍尼韦尔在6月推出了型号为HØ的六量子位离子阱计算机(量子体积64)现已上市,该系统具有高保真度、完全连接的量子比特,使量子开发者能够设计更深层、更有意义的电路。

IBM的目标是保持量子体积每年翻一番,但霍尼韦尔预计在未来五年内,其量子计算机的性能每年将提高10倍。

9月,加拿大Xanadu发布全球首个光量子计算云平台,开发人员可以基于云访问Xanadu的光量子计算机,包括8量子位和12量子位两个版本,24量子位的版本预计在下个月推出。这家初创公司预计,每六个月,其云中的量子比特数量将“大约翻一番”。

在国内,本源量子拥有6个超导量子比特的量子计算机,对标的是IBM于2017年在云端发布的5比特量子计算机。但在量子逻辑门保真度、量子比特读取的保真度上,本源量子均超出了IBM在2017年的指标。双方的差距不到3年。

同时,本源量子正在研发24量子比特芯片,并预计2021年推出60个量子比特的设备;另外,中科大潘建伟院士团队透露将在2020年底实现60个量子比特,接近IBM目前拥有的量子比特数量。

但根据IBM最新的路线图,明年实现127个量子比特,Rigetti也在为128个量子比特努力。随着时间推移,2023年IBM将突破1000个量子比特,很可能拉大与中国的差距。

但我们也不必太过悲观,Martinis在2013年加入谷歌之初也声称5年内能造出1000个量子比特以上的芯片,然而到2019年才实现了53个量子比特。

中国量子计算机,是时候加速了!

责任编辑:gt

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 处理器
    +关注

    关注

    68

    文章

    19265

    浏览量

    229685
  • 计算机
    +关注

    关注

    19

    文章

    7489

    浏览量

    87877
  • 编译器
    +关注

    关注

    1

    文章

    1624

    浏览量

    49112
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    寻找超导量子比特信息丢失的原因

    一项新研究为超导量子比特中的信息是如何丢失的提供了新线索。 今天谈一个全世界都非常关注的东西——超导量子比特。 我们知道,量子计算可能为我们
    的头像 发表于 11-21 10:11 150次阅读

    中美AI差距存:两年追求未竟,三代技术差距待破

    9月18日讯,关于中国AI技术历经两年追赶,仍与美国AI存在2至3代差距的现象,中国工程院院士孙凝晖在2024中国计算机大会新闻发布会上的回
    的头像 发表于 09-18 17:11 618次阅读

    【《计算》阅读体验】量子计算

    ,达到72 个量子比特,即 2^72维时,就能建立起针对经典计算的量子霸权。2020年12月,中国的潘建伟、陆朝阳团队制造的量子计算机“九章
    发表于 07-13 22:15

    玻色量子发布新一代550计算量子比特相干光量子计算机

    2024年4月18日,北京玻色量子科技有限公司(以下简称“玻色量子”)以“新质互融,算力共振”为主题,在北京·望京成功召开2024年新品发布会,重磅发布了新一代550计算量子比特的相干
    的头像 发表于 04-19 15:06 493次阅读
    玻色<b class='flag-5'>量子</b>发布新一代550计算<b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>比特</b>相干光<b class='flag-5'>量子</b>计算机

    Quantinuum 与 Microsoft 合作进行可靠逻辑量子比特的突破性演示,迈入可靠量子计算的新阶段

    采用 Microsoft 量子比特虚拟化系统的 Quantinuum 最新一代量子计算机,展示了逻辑错误率比物理错误率低 800 倍的逻辑量子比特
    的头像 发表于 04-07 16:50 405次阅读

    量子计算机重构未来 | 阅读体验】 跟我一起漫步量子计算

    技术的发展,我们的通信和数据安全将得到更强大的保障。然而,需要指出的是,量子计算技术的发展面临诸多挑战。例如,量子计算机的构建和维护成本极高,目前仍停留在实验室阶段;同时,量子计算机
    发表于 03-13 19:28

    量子

    当我们谈论量子计算机时,通常是在讨论一种利用量子力学原理进行计算的全新计算机系统。与传统的计算机使用二进制位(0和1)来表示数据不同,量子计算机使用量子
    发表于 03-13 18:18

    量子计算机重构未来 | 阅读体验】+ 了解量子叠加原理

    如何生产制造。。。。。。 近来通过阅读《量子计算机—重构未来》一书,结合网络资料,了解了一点点量子叠加知识,分享给大家。 先提一下电子计算机,电子计算机使用二进制表示信息数据,二进制的信息单位是比特(bit
    发表于 03-13 17:19

    量子计算机重构未来 | 阅读体验】+量子计算机的原理究竟是什么以及有哪些应用

    计算方法的区别传统方法是,按照不走枚举所有情况,而量子计算是一次处理所有情况,是一步到位。但是这里又有疑惑了,量子计算如何实现的一步到位呢, 这里引入了量子比特和传统计算机
    发表于 03-11 12:50

    量子计算机重构未来 | 阅读体验】第二章关键知识点

    量子计算机的工作原理--量子叠加的概念。即手指朝上代表逻辑1,手指朝下代表逻辑0,但是呢,如果手指超中间怎么表示呢?这就是量子比特中的量子
    发表于 03-06 23:17

    量子计算机重构未来 | 阅读体验】初探

    ,自己专门去查阅了网上的资料,发现量子计算能用一个量子比特表示以前需要多个门电路组合才能表示的数据。也就意味着,以前需要复杂门电路实现的逻辑运算,在量子
    发表于 03-04 23:09

    度亘核芯授权发明专利破百件,知识产权管理上新台阶

    近日,度亘核芯在知识产权领域取得了重大进展,累计发明专利授权数量破百件大关,达到101件。在中国(苏州)知识产权保护中心的大力支持下,短短三年,实现了授权发明专利从“0”到“”的重
    的头像 发表于 02-19 12:41 389次阅读
    度亘核芯授权发明专利<b class='flag-5'>破百</b>件,知识产权管理上新台阶

    中国台湾开发出5量子比特超导量子计算机

    据了解,“中研院”在2023年底成功研制五量子比特芯片,且量子位元逻辑闸的保真度高达99.9%,现已成功制造量子计算机并实现联网运行。除为合作伙伴提供研究和测试支持外,此设备还可用作极
    的头像 发表于 01-29 14:31 995次阅读

    量子计算机的作用有哪些

    认为是未来计算机技术的重要发展方向。 一、量子计算机的基本概念 量子计算机的核心是量子比特,与经典计算机中的比特不同,
    的头像 发表于 12-30 14:32 1951次阅读

    量子比特的“记忆力”——相干时间

    通常来说,一个人记忆力越好,他能整合、处理的信息就越多。传说鱼的记忆力只有7秒!这可能是它们没有统治世界的原因。在量子计算中,量子比特所能“记住”的量子状态越久,其所能进行的计算次数也
    的头像 发表于 12-27 08:25 1980次阅读
    <b class='flag-5'>量子</b><b class='flag-5'>比特</b>的“记忆力”——相干时间