Quantum computer

信用:埃里克·卢塞罗/谷歌,INC。

澳门葡京投注网站圣巴巴拉分校的物理学教授约翰·马提尼酒和他的研究小组已经取得了计算机文字飞跃。图为谷歌的量子至尊低温恒温器内部的梧桐。

研究人员在澳门葡京投注网站圣芭芭拉分校/谷歌的科学家 约翰·马提尼组 对他们的要求,以取得良好的 量子至上。使用53个纠缠量子比特(“量子比特”),他们的梧桐电脑已采取 - 并解决 - 考虑棘手的传统计算机的一个问题。

约翰·马提尼
约翰·马提尼
礼貌约翰·马提尼

“这将需要计算万年的经典超级计算机把我们的量子计算机以200秒,”布鲁克斯说Foxen,在群马天尼的研究生研究员。 “很可能是经典的模拟时间,在万年目前估计,将改进传统的硬件和算法来减少,但是,由于我们目前1.5十亿倍的速度,我们感觉很舒服铺设声称这个成就。”

这一壮举是在概述 纸在自然杂志.

里程碑自带后大致二十年量子计算研究的由马提尼进行和他的小组,从单一的超导量子位的发展系统,包括72架构,并且与悬铃木,54个量子位(一个没有执行),该利用的量子力学的两个凛然和奇异性质。

“算法选择通过利用所述装置的自然动态强调量子计算机的优势,”本基亚罗,马提尼组中的另一个研究生研究员。也就是说,研究人员希望测试计算机的去把握和迅速处理复杂的,非结构化数据的大量能力。

“我们基本上是想尽可能快,因为我们可以,生产涉及到我们所有的量子位的纠缠态” foxen说,”所以我们决定操作的序列产生的,测量时,返回的输出一个复杂的叠加态(“位串“)与由操作的特定序列所确定的概率用于制备特定叠加。”的运动,这是验证该电路的输出对应于用于制备的状态下的序列,采样的量子电路一百万次中仅有几分钟的时间,探索所有的可能性 - 系统之前可能会失去其量子相干性。

“复杂叠加态”

“我们进行了固定的组纠缠量子位53成复叠加的状态的操作,”基亚罗说明。 “这种叠加态编码的概率分布。用于量子计算机中,制备本叠加态是通过在几微秒施加几十控制脉冲的序列对每个量子位来实现的。我们可以准备,然后通过测量量子位一百万次200秒内从该分布采样。”

“对于传统计算机,它更难以计算这些操作的结果,因为它需要计算在2 ^ 53种可能的状态,其中53个来自量子比特数目的任何一个是概率 - 指数缩放为什么人们感兴趣的是量子计算,首先,” foxen说。 “这是通过矩阵乘法,这是传统计算机昂贵的矩阵变大来完成。”

根据新的纸张,研究人员使用一种称为交叉熵法基准比较量子电路的比特串到它的“经由模拟计算的经典计算机上相应的理想概率”以确定量子计算机中正常工作。

“我们做了很多在我们的处理器是真正有利的发展设计选择,”说基亚罗。这些优势之一,他说,是的能力,实验调整个别量子位的参数以及它们之间的相互作用。

The 约翰·马提尼 Group at their Google facility
在澳门葡京投注网站圣塔芭芭拉分校/谷歌量子AI组
信用:亚光perko /澳门葡京投注网站圣巴巴拉分校

而实验被选为验证的概念电脑,该研究已经产生了非常真实和有价值的工具:经过认证的随机数发生器。在各个领域的有用的,随机数可以确保加密密钥不能被猜出,或者从更大的人群样本是真正具有代表性,从而为复杂的问题和更强大的机器学习应用的最佳解决方案。与量子电路可以产生其随机比特串的速度是如此之大,没有时间来分析和“欺骗”的系统。

“量子力学状态做的事情,超出了我们一天到一天的经验,因此必须提供的功能和应用程序,否则将无法实现的潜力,”评论乔incandela,澳门葡京投注网站圣巴巴拉分校的副校长进行研究。 “球队已经证明可靠地创建涉及53个纠缠元素来进行,将采取与千年经典的超级计算机来完成一个锻炼能力,并多次样品复杂量子态。这是一个重大的成就。我们正处在知识获取的新时代的门槛。”

展望未来

有成就,如“量子至上,”人们很容易认为,澳门葡京投注网站圣巴巴拉分校/谷歌研究人员将他们的工厂国旗和高枕无忧。但对于foxen,基亚罗,马提尼酒和澳门葡京投注网站圣巴巴拉分校的其余/谷歌的AI量子群,这仅仅是个开始。

 

“这是一种持续改善的心态,” foxen说。在近期“总有在工程项目”,这些“噪音”量子比特的进一步改进可以使 在量子力学有趣的现象仿真如热化,或可能在材料和化学的领域的大量。

从长远来看,但是,科学家们一直在寻找改善的相干时间,或者,在另一端,以 检测并修复错误,每个量子比特这将需要许多额外的量子位被选中。这些努力已经运行平行于量子计算机本身的设计和建造,并确保研究人员有大量的工作击中他们的下一个里程碑之前。

“这是一个荣幸也很高兴能与这个团队有关,”基亚罗说。 “它以极大的领导和整个团队真的具有协同作用以及强大的技术贡献者大集合。”