光子盒研究院出品

剛參加完第28屆索爾維會議的IBM Quantum負責人Jay Gambetta，在推特公佈了一個好訊息，IBM新的門架構（Falcon R10）提供了更高的保真度和低串擾，電路質量更好，

因此實現了512量子體積(QV)，這是IBM在兩個月內的第二次升級。

光子盒總結了從2020年1月以來IBM和霍尼韋爾在量子體積指標上的競爭，上個月，IBM宣佈首次達到256QV，但同時霍尼韋爾已經是創紀錄的4096了。

可能很多人都有疑問，IBM的量子位元都127個了，為什麼量子體積比不上只有12個量子位元的霍尼韋爾離子阱量子計算機？

這裡就不得不說到量子體積的定義了，它的計算公式如下：

其中，VQ即量子體積，對於一個n量子位元處理器，m≤n，d（m）是最大方形電路中的量子位元數。

也就是說量子體積與處理器擁有的量子位元數有關，還與量子處理器能夠可靠執行的最大方形電路的深度有關。

隨機方形電路

就拿本次IBM達到512QV的處理器來說，從Gambetta公佈的圖片來看，這款處理器至少有31個量子位元，但是最大方形電路中的量子位元數只有9個，根據公式計算為512QV。

為什麼會這樣？因為量子體積是個綜合指標，其影響因素包括量子位元數、保真度、連通性和電路編譯效率等。超導和離子阱平臺的差距主要在連通性上，

如下圖，左邊超導量子晶片的1個量子位元僅與相鄰的4個量子位元連線，現在IBM採用六邊形結構，1個量子位元則最多與相鄰的3個量子位元連線，而右邊離子阱量子晶片的量子位元是兩兩相互連線的。

在離子阱處理器中，幾乎所有量子位元都能作為量子體積測試中的有效量子位元，正如最近霍尼韋爾的4096QV，

但由於其處理器只有12個量子位元，因此QV已經達到極限，除非繼續增加量子位元——這正是IBM的優勢。

IBM在連通性處於巨大劣勢的情況下仍能快速升級，特別是採用新結構後連通性更差（至於IBM為什麼要這樣做，請閱讀《解讀IBM量子處理器新的拓撲結構：為了減少錯誤而做出的妥協》），

恰恰證明IBM在其他方面的表現更好，正如Gambetta所說的更高的保真度和低串擾。

如果霍尼韋爾或Quantinuum不能在量子位元數方面取得突破，未來量子體積被IBM量子計算機趕超的可能性很大。

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