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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