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IBM量子计算机的算力以每年2倍的速度稳定增长

2020-1-18 09:54



量子计算机的运算能力再度提升!IBM在今年的CES大会上宣布,旗下量子计算机Raleigh的量子体积达到32,比去年的IBM Q System One多上一倍。

IBM量子计算机的算力以每年2倍的速度稳定增长

早在2017年,IBM就订下“量子体积每年翻倍”的目标,而IBM每年都有达标。什么是量子体积?为什么IBM要让它每年翻倍?

IBM研究目标:让量子体积每年翻倍

量子体积(Quantum Volume)是IBM在2017年制订的量化指标,用来衡量量子计算机的运算能力。IBM表示,影响量子体积的因素很多,例如量子进制数量(Number of Qubits)、设备连接(Device Connectivity)、相干时间(Coherence Time)、闸门和测量误差(Gate and Measurement Errors)、设备交叉通信(Device Cross Talk)及电路软件编译效率(Circuit Software Compiler Efficiency)等。但简单来说,量子体积愈高,代表运算能力愈强,可以解决更复杂的问题。

量子体积的重要性,在于它是通用指标,可以在不同的量子计算机间比对。也就是说,IBM的量子计算机与Google的量子计算机之间,可以通过量子体积来比较运算性能。

2017年,IBM订下“量子体积每年翻倍”的目标。而这4年来:

2017年:Tenerife,5 qubit,量子体积4

2018年:Tokyo,20 qubit,量子体积8

2019年:IBM Q System One,20 qubit,量子体积16

2020年:Raleigh,28 qubit,量子体积32

IBM推出的量子计算机,每年都有达标。

而IBM要让量子体积每年翻倍的原因,是为了取得“量子优势”(Quantum Advantage)。IBM Q的策略暨系统总裁Bob Sutor表示,为了能在未来10年达到量子优势,必须让量子体积每年翻倍,确保量子计算机的运算力增长。

“量子优势”具有产业应用的实际意义

量子优势指的是,量子计算功能在运算速度、运算空间上取得超越传统计算机的优势;也就是说,量子计算功能在短的时间内,解决传统计算机需要大量时间运算的问题。

Google在2019年发布论文,表示使用量子计算机,只花200秒就完成传统超级计算机耗时1万年的运算,声称达到了量子霸权(Quantum Supremacy)。量子优势与量子霸权的概念很类似,都是量子计算机的运算性能远超过传统计算机,但两者的概念有些微的差异。

量子霸权的层级较低。根据美国杂志《福布斯》的说法,量子霸权是“单一公司”完成的量子成就,实验性质较高,对产业、社会不会有立即的影响;而量子霸权的尺度是“产业等级”,指的是量子计算机在金融、医疗、科研等应用上有重大突破,产业、政府开始导入量子计算机,解决实际生活上的问题。

打个比方,取得量子霸权的量子计算机,能够在10秒之内解开10 x 10的魔术方块;但取得量子优势的量子计算机,能够精准预测5天后的台积电股价,或者是让开发新药的时间从10年缩短到10个月,具备产业应用的价值。

目前人类还必须突破不少门槛,才可以达到量子优势的目标,而“量子体积每年翻倍”是IBM订下的里程碑,只要这个目标完成,人类就可以稳定的矢量子优势迈进,让量子计算机进入到我们的产业与生活之中,提升交通效率、医疗品质等等,增进人类福祉。
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