Bristlecone 處理器(圖:Google)

國際科技巨擘都將量子電腦視為電腦運算領域的下一個重大突破。Google、微軟、英特爾、IBM 以及眾多新創公司和學術實驗室的團隊,都努力實現達到量子霸權( quantum supremacy)的目標。也就是說,使量子電腦能超越超級電腦的運算能力。

72 量子位元

近日,Google 表示,其發表的最新量子處理器 Bristlecone,有望在未來達到量子霸權的目標。Bristlecone 希望為研究人員提供一個測試平台,用於研究量子位元技術的系統錯誤率及可延展性,以及量子模擬、最佳化和機器學習上的一些應用。

Bristlecone 處理器晶片有 72 量子位元(Qubits,量子電腦的運算單元,相當於傳統電腦的位元)。業界普遍的假設是,要實現量子霸權至少需要 49 量子位元。但 Google 也表示,量子電腦不能只關注在量子位元的多寡。Google 研發團隊在部落格寫道:「像 Bristlecone 這樣的設備,從軟體和電子元件到處理器本身,都需要一整套技術之間的完整協調。要做到這點,需要在多個迭代中仔細的進行系統工程。」

錯誤率

量子電腦必須面對的一個重要問題是錯誤率。因為現今的量子位元仍然非常不穩定,任何噪音等干擾都會導致錯誤,因此量子電腦通常在極低溫的環境下運行(大約 20 millikelvins,約為攝氏 -273.13 度)。

正因為如此,現代量子處理器的量子位元,並不是真正的單一量子位元,而是許多傳統位元的組合,以幫助解決潛在錯誤。另一個限制是,大多數量子電腦只能在 100 微秒內保持狀態。

Google 並未公布 Bristlecone 的錯誤率。然而,Google先前展示的量子電腦只有 9 量子位元,其讀取錯誤率 1%,單量子位元閘的讀取錯誤率為 0.1%,雙量子位元閘的錯誤率則為 0.6%。

業界普遍採用不同的技術

Google 發表的量子處理器,將對其他致力於建構功能性量子電腦的團隊帶來新的壓力,有趣的是,這個產業的現狀是每間公司都採用了不同的技術。

微軟目前稍處落後,該團隊尚未真正實現量子位元技術,但是,一旦微軟團隊實現之後,將很快能達到 49 量子位元的目標,而微軟使用的技術不同於 Google。微軟也致力於發展量子運算的程式語言 Q#。

IBM目前在實驗室已經擁有一台 50 量子位元的電腦,讓開發人員使用雲端技術模擬量子電腦。

 

參考資料:

  1. Frederic Lardinois, (Mar 2018). Google’s new Bristlecone processor brings it one step closer to quantum supremacy, TechCrunch
  2. Julian Kelly, (Mar 2018). A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor, Google Research Blog
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