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量子计算机发展取得重大突破

发布时间:2019-06-24 10:08

IBM芯片中的四个超导量子比特排列成正方形,首次实现同时检测两种类型的量子错误,并可扩展到更大的量子系统。图片来源:IBM Research

IBM的科学家们日前公布了在实用量子计算机方面取得的两项重大进展。他们首次实现同时检测两种类型的量子错误,并且创造性地使用了量子比特正方形排列形式,同时验证了这种正方形量子比特结构是唯一能够扩展到更大尺寸的物理结构。

摩尔定律(计算机芯片制造一直以来遵循的定律)的消亡是必然趋势,相比之下,量子计算机迎来了它的大好时代。量子计算机不管是在功能还是模拟运算上都将远远超越传统计算机。如果一个由50个量子比特组建成的量子计算机,当今世界前500名的超级计算机全部加起来,其功能都无法超越它。

IBM的这一突破研究发表在2015年4月29日的Nature Communications上,研究声称首次实现同时检测两类量子错误(比特翻转和相位翻转),这两类错误会发生在任何真实存在的量子计算机中。在此之前,科学家们在同一时间只能解决一种类型的量子错误,无法同时解决两类错误,但这一难点(同时解决两类错误)正是实现量子纠错的关键一步,同时也是制造具备实用性和可靠性量子计算机的关键需求。

IBM公司的新型复杂量子比特电路由四个超导量子比特组成,是约为四分之一英寸大小的正方形芯片,该结构可以实现同时对两类量子错误进行检测。不同于以往使用的线性排列方式(无法实现同时检测两种量子错误),IBM选择的正方形比特排列设计可以增加更多的量子比特从而为实现大规模量子系统提供可能。

IBM公司高级副总裁兼研究部主任Arvind Krishna说道:“量子计算会是一种潜在的变革,它可能帮助我们解决今天看来不可能或不切实际的难题。一直以来,科学家已经对量子计算机的加密系统进行了长时间的研究,发现量子系统具备很好的潜在实用价值,它能解决在今天看来无法解决的物理和量子化学难题。同时它在材料与药物研发等领域也具有巨大潜力,开发出了新的应用领域。”

例如,在进行物理学和化学研究时,量子计算可以使科学家不需进行昂贵的实验室实验并反复经理实验失败的情况下设计出新材料和新药物,并且效率更高。

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