IBM離50量子比特計算機越來越近

翻譯：@徐余諳

「我們已經成功製造出了可運行的20量子比特和50量子比特的中央處理器。」上周五，IBM人工智慧和量子計算機部門副主席達里奧?吉爾對眾多工程師和計算機科學家這麼說到。這項技術突破不僅擴大了可商用化量子計算資源的規模，更將計算機科學帶向了一個關鍵性節點，即證明量子計算機到底能否具有處理傳統計算機不能處理的任務的能力。[1]

「我們對產品的製造已經基本上有幾十年了」，吉爾這麼說「我們對這項成果感到非常自豪。」

正因為互相糾纏的量子比特單位數量的增長會使計算機的運算能力呈指數式增長，所以整個產業才會一直在提高他們實驗性處理器中量子比特的數目的過程中不斷競爭。一種運作在由改良後超導體提供的15毫開爾文的極端低溫下的量子比特組成的20量子比特單位的計算機，將會按照公司的計劃在2017年底提供給IBM的客戶使用。IBM公司首先在2016年讓一個5量子比特單位的計算機可供使用，然後又在今年早些時候把16量子比特計算機公諸於世。

50量子比特計算機還只是一個雛形，並且吉爾並未提供任何有關該計算機何時能實現使用的細節。

在這個新處理器中的量子比特和前幾代比起來更加穩定。這種穩定性的測量是基於一種名叫「相干時間」的重要參數上的，即在一個量子受環境影響而坍縮為「1或0」之前能保持穩定的量子疊加態的平均時長。相干時間越長，意味著中央處理器就能有更多的時間去完成它的運算。在IBM的5量子比特和16量子比特的計算機中，量子比特的相干時間各自平均為50微秒和47微秒，吉爾如是說道。新型的20量子比特和50量子比特的計算機將能達到90微秒。

在達到真正能夠實現實際的量子運算的目標之前，以谷歌為首的產業巨頭們，一直期望處理器能夠達到一個能夠讓科學家證明量子計算機絕對有能力解決傳統計算機難以解決的問題的量子比特數量。今年早些時候，谷歌透露了一個它在2017年底之前完成一個能夠達成這個目標的49量子比特單位的計算機的計劃。但是最近IBM的科學家證明了要達成這個「量子至上」的目標要付出的似乎要更多一些。他們使用了在 Lawrence Livermore 國際實驗室的伏爾甘（Vulcan）超級計算機模擬了一個含有56量子比特的計算機系統。這項實驗顯示了量子計算機至少需要57個量子比特單位才能超越傳統計算機的計算能力。

「最近有關『量子時代』要到來的流言蜚語有很多，但我對此並不看好」，吉爾和聽眾們說，「這個目標是在不斷提高的。隨著傳統計算機系統性能的提升，它們模擬量子系統的能力也會相應地增強。但這種情況不會一直持續下去，轉折點毫無疑問馬上會到來。也許並不是56個比特，也許是70個比特。但是我們馬上就會遇到那個轉折點，在50比特到100比特之間的某個地方。」

瑞典據說（對這個項目）非常支持——它們今天宣布了一個以製造至少含有100個超導量子比特單位的量子計算機為目標的耗費十億瑞克朗的計劃。「這樣的一種量子計算機比如今最好的超級計算機不知道高到哪裡去了」查爾姆斯理工大學（Chalmers

吉爾（Gil）認為在過去的兩年中，量子計算的發展迎來了一大轉折。在那之前，我們在他所描述的一種以「量子科技」為主旋律的時代中，那時大多數的注意力都放在量子計算系統和其相應組件是如何的順利運作上。但是他說2016年到2021年將會是「量子就緒」時代，一個注意力轉向可以使量子計算機具備實際應用價值的技術的時代。

「當我們回顧歷史時，我們將會說這這持續五年的「量子就緒」時代才是量子計算以一種科學技術出現的時候。」吉爾如是說。

引用：

[1] 「IBM Edges Closer to Quantum Supremacy with 50-Qubit Processor - IEEE Spectrum.」[Online]. Available: https://spectrum.ieee.org/tech-talk/computing/hardware/ibm-edges-closer-to-quantum-supremacy-with-50qubit-processor.[Accessed: 07-Dec-2017].

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譯者系東南大學本科在讀

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