在谷歌67量子位Sycamore處理器上進行的實驗顯示 ， 運算進入了一個新的“弱噪聲階段” ， 根據基準測試 ， 在這個階段 ， 計算的復雜性足以超越超級計算機 。
一項突破性的實驗表明 ， 量子計算機可以在非常特定的領域超過我們最快的經典計算機 。
谷歌量子人工智能研究人員發現了一個“穩定的計算復雜階段” ， 可以用現有的量子處理單元（QPU）實現 ， 也被稱為量子處理器 。
這意味著當量子計算機進入這個特定的“弱噪聲階段”時 ， 它們可以執行計算復雜的計算 ， 其性能超過最快的超級計算機 。 這項由谷歌量子計算研究員Alexis Morvan領導的研究發表在10月9日的《自然》雜志上 。
“我們專注于開發量子計算機的實際應用 ， 這在傳統計算機上是無法完成的 ， ”谷歌量子人工智能代表在一封電子郵件中表示 。 “這項研究是朝著這個方向邁出的重要一步 。 我們的下一個挑戰是展示一個具有現實影響的‘超越經典’應用程序 。 ”
然而 ， 他們補充說 ， 量子計算機產生的數據仍然存在噪聲 ， 這意味著隨著量子比特數量的增加 ， 它們仍然需要進行相當密集的量子“糾錯” ， 以使量子比特保持在“弱噪聲階段” 。
嵌入在量子處理器中的量子比特依靠量子力學原理并行運行計算 ， 而經典計算比特只能按順序處理數據 。 QPU上的量子位越多 ， 機器就會變得越強大 。 由于這些并行處理能力 ， 傳統計算機需要數千年才能完成的計算 ， 可以在幾秒鐘內由量子計算機完成 。
但量子位是“嘈雜的” ， 這意味著它們高度敏感 ， 容易因干擾而失效；大約100個量子比特中有1個失敗 。 例子包括環境干擾 ， 如溫度變化、磁場甚至來自太空的輻射 。
如此高的錯誤率意味著 ， 要實現“量子霸權” ， 你需要極其熟練的糾錯技術 —— 目前還不存在 —— 或者擁有數百萬量子比特的量子計算機 。 擴展量子計算機并不容易 ， 目前單個機器中最多的量子比特約為1000個 。
但谷歌科學家進行的新實驗表明 ， 量子計算機可以承受目前的噪音水平 ， 并在特定計算中優于經典計算機 。 然而 ， 當機器規模擴大時 ， 可能仍然需要糾錯 。
科學家們使用了一種稱為隨機電路采樣（RCS）的方法來測試超導量子比特二維網格的保真度 。 超導量子比特是最常見的量子比特類型之一 ， 由懸浮在接近絕對零度的超導金屬制成 。 科學家表示 ， RCS是衡量量子計算機與經典超級計算機性能的基準 ， 也是在量子計算機上最難執行的基準 。
實驗表明 ， 通過觸發某些條件 ， 工作量子比特可以在第一階段和第二階段之間轉換 ， 稱為“弱噪聲階段” 。 在實驗中 ， 科學家們人為地增加噪音或減緩量子相關性的傳播 。 在第二個“弱噪聲階段” ， 計算非常復雜 ， 以至于他們得出結論 ， 量子計算機的性能可以超過經典計算機 。 他們在谷歌的67量子位Sycamore芯片上展示了這一點 。
谷歌量子人工智能代表表示：“這是通往現實世界應用或超越傳統商業應用的旅程中的一個路標 。 ”“這些應用程序不應該在傳統計算機上復制 。 我們的研究結果是朝著這個方向邁出的重要一步 。 如果你不能在RCS基準上獲勝 ， 你就不能在其他任何方面獲勝 。 ”
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