正文 第354章:何谓“量子霸权”?

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    Quantum-Supremacy,翻译过来就是“量子霸权”。

    量子霸权这个概念次其实由来已久,后来经过一位叫做约翰·普雷斯基尔的美国理论物理学家的推广而火了。

    约翰·普雷斯基尔最早就预言说一个拥有超过50个量子比特的计算机,在处理某些问题的时候就能超过所有的经典数字计算机,到那时候就可以称之为量子霸权的时代。

    不过约翰·普雷斯基尔看到如今量子计算机龟速一般的进展,他觉得自己的话说的有点太满了,于是就次一级的换了一种说法,即:不久的将来人类能用上含噪声的中型量子(NISQ)技术。

    如果约翰·普雷斯基尔来到叶华的科技别墅庄园,看到地下库的这台已然满足迪文森佐五大标准的量子计算机,估计回头就会写一篇纠错性质的文章,重新高举“量子霸权”的时代已经降临。

    量子计算机的出现并不会瞬间为世界带来天翻地覆的变化,但它在高精尖科技研发领域的作用也是无可估量的。

    叶华已然确定了量子计算机的十大应用场景。

    【数字型量子模拟与模拟型量子模拟】,叶华要模拟人体基因阵列图谱,量子模拟应用必须得涉及,缺其不可。

    另外九大应用场景分别是量子优化器、量子硬件测试平台、量子退火、抗噪量子回路、量子深度学习、量子矩阵求逆、量子推荐系统、量子半定规划、量子加速。

    观摩许久的北川绫子忍不住好奇的道:“量子计算机近些年非常火热,似乎有一位美国的科学家说具备50到100个量子比特的量子计算机也许就能执行超越当前经典数字计算机能力范围的任务,我看新闻说谷歌已经做到了72个量子比特了,你的怎么才64位…”

    “蛤?听你的意思是看不起咯?居然敢……我看你是欠日!”叶华顿时不满的看着她。

    “对呀,人家早就想饱食终日呢。”北川绫子笑盈盈的望着她,一颦一笑千娇百媚的,满满的带着挑衅的味道。

    看她这般,钩太直了,叶华才不上她得当,收回目光呵呵的道:“那帮媒体人懂什么?也就你信了,谷歌做到了72个量子比特,量子霸权到来了吗?好像也没听谷歌说过进行了大的质因数分解了?”

    北川绫子反驳道:“你怎么就知道了?也许谷歌内部已经做到了呢?只是为了商业保密而已,就像你一样。”

    叶华淡定的笑道:“谷歌是上市公司,要是真的有这么大的突破,绝对会在第一时间公布最新研制成果以推高市值。”

    看到北川绫子无言以对却又噘嘴的样子大有理不直气也壮似的,叶华本想说服她,但想想好像也没必要啊。

    她不是这方面的专业人才,而量子力学这门科学本身就玄乎其玄的,和一个内行人交流随便一个量子分支学科都能聊个三天三夜,何况对一个外行人?

    叶华确认所有数据和设备运行正常之后,大手一扫关掉了跟前的所有全息浮空屏,转身对她说道:“你去把急救医疗箱给我带来。”

    北川绫子不知道他要医疗急救箱做什么,但也走出了地下室前去取来。

    望着她消失的方向,叶华收回目光继续工作。

    对于女人,也许说不服她,但是可以日服的啊。

    正所谓江河日下,旷日持久,如日方升。

    说起来谷歌做到72个量子比特的消息,这里面很大程度都是半懂不懂的媒体或炒作、或误导的结果,只能骗骗不明真相的吃瓜群众了,普雷斯基尔说的50~100个量子比特指的是能够同时进行并行运算的量子比特,也就是量子逻辑比特。

    这其中涉及到了一个“量子编码”的问题,因为所有用量子比特进行计算都是基于概率的,这就存在一个误差,所以就需要牺牲更多的量子比特来纠错。

    所谓“量子编码”因此也叫“量子纠错码”,而谷歌所谓的72个量子比特只是物理层面的,把每一个量子比特放在那儿可以放的更多,但如果不能进行逻辑运算放再多也没什么卵用。

    而在逻辑比特层面,谷歌搞的那个72个Qubit就相当于9个逻辑比特,因为需要每8个为一组涌来纠错,每一组其实就只有1个逻辑比特了。

    即便如此准确度也不能达到百分之百,因为只要用了“量子纠错码”就意味着谷歌研制的量子计算机没有解决迪文森佐标准第四条,即:要有一种解决有效退相干的办法。

    而叶华现在打造的这台量子计算机已然满足迪文森佐五大标准,是一台真正意义上的量子计算机,这64比特指的是能够同时进行并行运算的量子比特,对应的则是谷歌的9个量子比特,而谷歌对应的72个Qubit,叶华这台量子计算机则是128个Qubit。

    IMB公司公布的Qubit数量也很多,但实际上的逻辑Qubit大概只有6个左右。

    谷歌用每8个一组来纠错,准确度也就70~80%左右,也就是逻辑门的保真度了,他必须要这么干,实际上纠错组越多就越靠近正确答案,但永远不能保证100%准确,这是个硬伤,当下全世界的量子计算机研究机构,除了叶华解决了退相干这个硬伤,没人能解决。

    至于叶华研制的这台量子计算机是用什么来做量子比特,当然是用量子的某个双态系统了,就是用一个光子的两个自由度来做两个Qubit。

    64个量子比特就是64个光子,也就是128个Qubit,并且他们相互纠缠,术语叫做GHZ态,这是一种特殊的量子纠缠。

    想要用多量子的GHZ态其实是一件非常困难的时期,叶华用的64个光子,是用这些光子的动量、轨道角动量这两个自由度完成了128个Qubit的GHZ态制备和表征。

    实际上许多欧美的物理学家认为用线性光学来做量子计算机的道路是走不通的,就是直接用光子的偏振、角动量、轨道角动量这些来做量子比特。

    但潘建伟教授的团队率先实现了用光子的偏振、动量和轨道角动量三个自由度完成了GHZ态的制备和表征。

    叶华直接完成了两个自由度的GHZ态的制备与表征。

    至于为什么说难,难到走不通,是因为太难集成了,做个试验需要一大堆设备来保证光子的相干性和寿命。

    事实上也确实如此。

    别墅地下库里,叶华研制的这台量子计算机的体格就极其庞大,其中耗费了很多的设备和资源,就是为了保证光量子的相干性和寿命问题。

    光子是很脆弱的,单个光子碰到哪儿都能被吸收了,所以想要做成千上万个Qubit并实现集成小型化,以现有的技术手段和材料几乎是不可能的。

    不能进行集成,也就意味着无法普及民用。

    叶华其实有办法来保护光子的相干性和寿命问题,那就是通过“场”来解决,不过他现在并没有这么做,那会耗费他更多的时间和精力去搞新技术的突破,新材料的制备等等。

    他并没有忘记自己搞这个最初是干什么的,仅仅是为了模拟自身的基因阵列,获得完整的基因图谱而实施可控变异而已。

    现在有一台量子计算机能用了,就行了,以后的事情以后再说。

    欧美人觉得不行,但是潘建伟教授就另辟蹊径,光子多了不好集成,但是可以用一个光子的多个自由度来做量子比特啊,这就是潘建伟教授的厉害之处。

    这并非是叶华最想捣鼓出来的,他只不过是再进一步。

    这种方法确实可行,就是代价高了一些,但对于叶华来说,只要做到50~100个,能够运算,造出一台量子计算机就足够了。

    ……
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