量子摩尔定律问世意味着什么:有什么用途?

2021-02-13 08:00:22 作者: 量子摩尔定律

  量子摩尔规律来了!在近来举行的 2019 年美国物理学会三月会议上,在这次会议上,IBM 宣告其最新型的量子核算机、本年1月在CES上露脸的全球首台商用量子核算一体机IBM Q System One供给了 “迄今为止最高的量子体积”。一起,IBM发布了量子功能的“摩尔规律”,并宣告其“量子霸权”时间表:为了在10年内完成量子霸权,需求每年将量子体积至少添加一倍。

  量子体积是什么?

  “量子体积”(Quantum Volume)是IBM提出的一个专用功能指标,用于丈量量子核算机的强壮程度,其影响要素包含量子比特数、门和丈量误差、设备穿插通讯、以及设备衔接和电路编译功率等。因而,量子体积越大,量子核算机的功能就越强壮,能够处理的实际问题就越多。

  虽然量子核算范畴的开展刚刚起步,可是 IBM 现已给出了一份便利衡量的速度表,以及充溢雄心勃勃的方针。与“经典”核算机相同,量子核算机也有望跑得越来越快 —— 假如其能够遵照“摩尔规律”,让芯片规划出现指数级添加的话。IBM 企图让量子核算机的功能每年翻一番,完成终究的“量子霸权”。

  2017 年 IBM 的 Tenerife 设备 (5-qubit) 现已完成了 4 量子体积;

  2018 年的 IBM Q 设备 (20-qubit),其量子体积是 8;

  2019 年最新推出的 IBM Q System One(20-qubit),量子体积到达 16。

  也就是说,自 2017 年以来,IBM 每年将量子体积翻了一番。这种倍增与摩尔规律十分类似。摩尔规律由英特尔创始人之一的戈登·摩尔提出,即:当价格处于较为安稳的时期内,集成电路上可包容的元器件的数目,约每隔18个月或许两年便会添加一倍,功能也将提高一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑功能,将每隔18个月或许一年翻一倍以上。这一规律明晰地提醒了信息技术进步的速度。

  IBM 研究人员 Jay Gambetta 和 Sarah Sheldon 在一份声明中称:“为在 2020 时代完成量子优势,咱们需求每年添加至少1倍的‘量子体积’”。

  1965年,戈登·摩尔曾断语:“集成电子技术的未来是电子产品自身的未来。”而咱们现在信任,量子核算的未来将成为核算机自身的未来。

  IBM Q System One,声称全球首台量子核算一体机,它体积好像大象,算力不敌手机。本年1月,拉斯维加斯 CES 展会上,Q System One初次露脸。

  它犹如一件艺术品,被安顿在一个 2.74 米高、2.74 宽的的硼硅玻璃柜中,中心挂着吊灯一般的量子核算中心硬件,由一个闪亮的圆柱形黑色外壳包裹,里边的一切部件都被精妙地躲藏起来。

  当然,为了便利保护,玻璃外壳能够运用电机翻开。IBM Q System One 由许多自定义组件组成,这些组件协同作业,可用于最先进的依据云的量子核算程序,包含:具有安稳性和主动校准才能的量子硬件规划,供给可重复、可猜测的高质量量子比特;制冷工程,供给接连冷却、孤立的量子环境。紧凑型高精度电子元件,可严格控制很多量子比特;量子固件,可办理体系运行状况并启用体系升级,无需用户停机。

  它的 “量子体积” 到达了 16。假如下一年 IBM 践约推出 32 量子体积的核算机,又会是多么的高端艺术品呢?

  巨子搅局,量子核算竞赛白热化

  依据 BCC Research 的数据,到 2022 年,全球量子核算商场的复合年均添加率估计将到达 37.3%,产量到达 1.61 亿美元左右。再往后,2027 年该商场的年复合添加率将到达 53% 左右,产量到达 13 亿美元。

  这个猜测并不夸大。由于,这个范畴的竞赛正在加重。

  英特尔、微软、谷歌等首要竞赛对手正在参加竞赛。这些巨子科技公司正竭尽全力地将量子核算商业化和民主化,使其进入商用范畴。

  谷歌量子核算机

  英特尔最近与 Bluefors 和 Afore 协作推出了首款量子低温晶圆探针 (Cryogenic Wafer Prober)。这种设备能够加快依据硅的量子芯片上量子比特的测验进程。

  微软的量子网络也正在生长。作为该公司量子开发工具包的一部分,微软大力推广其“量子友爱” 的最新编程言语 Q#(Q-sharp)。微软的方针是开发一种通用量子核算机,选用巩固的依据纳米线的硬件结构,具有纠错机制。

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