谷歌加入量子计算竞赛，目标“量子霸权”

shuszhao · 发表于 2018-3-15 21:04:04

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Google最近发布72量子位的Bristlecone处理器，加入IBM、微软、英特尔、Rigetti、D-Wave与富士通等公司之列，积极布局实现“量子霸权”的终极目标。

Google最近发布72量子位(Qubit)的Bristlecone处理器，加入竞争日益激烈的量子计算竞赛。
IBM目前拥有50量子位的量子计算机。英特尔(Intel)开发出49量子位的量子处理器已送交其研究合作伙伴进行测试。Rigetti拥有19量子位的量子计算机。还有D-Wave是一台可用的2048量子位退火量子计算机，富士通则拥有1024量子位退火量子计算机。虽然D-Wave和富士通的量子计算机并不是所谓的通用系统，但仍然脱离不了实现“量子霸权”(Quantum supremacy)的终极目标。
“量子霸权”是指量子计算机的计算能力达到能够解决或大规模加速现有传统计算机无法处理的相关问题。量子霸权的认可还需要对于量子程序进行验证。

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Google最新Bristlecone量子处理器(左)；右图是该量子处理器的芯片示意图，每个‘X’代表一个量子位。
Google日前发布其Bristlecone交付研究伙伴进行测试时，正式加入这一竞赛行列。Google并未说明新的量子处理器上执行哪些程序，但发表了以下内容：
“这个基于闸极电路的超导系统目的在于提供一个测试平台，深入研究Google量子技术的系统错误率和可扩展性，以及探索量子模拟、优化以及机器学习等应用…，我们审慎乐观看好能以Bristlecone实现量子霸权，并认为学习打造与操作这种高性能的装置是一项令人兴奋的挑战！”
然而，除了Google及其研究合作伙伴之外，其他公司是否能获得存取Bristlecone量子计算机的授权，目前还不得而知，不过，这毕竟是一项令人印象深刻的壮举。
市场研究公司Tirias Research根据摩尔定律(Moore’s Law)的精神，推测在2020年底以前，业界通用的量子计算机可能达到多少量子位数的线性和指数轨迹。
如果量子计算领域领域呈线性成长，那么最终每量子处理器约可达到100到200量子位。虽然Google尚未完成Bristlecone的测试，但这一预测结果较接近。如果成长速度呈指数级，那么在短短两年内，每个量子处理器将会达到1,000量子位的好几十倍。

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对于量子计算的最理想预测还无法达到量子霸权的目标（来源：Tirias Research）
我预测在通用量子计算机得以达到量子霸权之前，业界必须先弄清楚如何建立可靠的逻辑量子位，然后设法将至少几千个量子位连接到目前可用的计算机。
其挑战在于还没有人真正展示逻辑量子位、除错或其他容错机制。量子计算机设计人员可能需要几十个物理量子位——微软(Microsoft)的目标是到几千或几万个量子位(几乎是所有公司的目标)。
主流的量子计算机设计者无法仅用简单的外推法，在2020年以前打造具有数千逻辑量子位的可用量子计算机。为此，必须先在科学与工程方面取得一些突破。
打造容错量子计算机是一条漫长之路。因此，针对特定类型的问题，退火量子计算机可能率先达到量子霸权。
好消息是在今年年底以前，我们将更加了解量子计算机的可能发展轨迹。