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量子計(jì)算機(jī)的可靠性要關(guān)注什么?

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2018-03-07 10:29

谷歌今天宣布推出一款72個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)Bristlecone,實(shí)現(xiàn)了1%的低錯(cuò)誤率,與9個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)持平。谷歌認(rèn)為使用Bristlecone可以實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。而上周IBM才曝光了其50個(gè)量子比特量子原型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造。量子計(jì)算走向大規(guī)模量產(chǎn)只是時(shí)間問題,而我們可靠性工程師就需要提前做好準(zhǔn)備了。

 

量子計(jì)算機(jī)的可靠性要關(guān)注什么?

 

今天,谷歌量子AI實(shí)驗(yàn)室研究科學(xué)家Julian Kelly在Google Research官博發(fā)文,介紹了經(jīng)過同行評(píng)議的,谷歌的最新72位量子比特通用計(jì)算機(jī)。谷歌72個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)Bristlecone,實(shí)現(xiàn)了1%的低錯(cuò)誤率,與9個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)持平。谷歌認(rèn)為使用Bristlecone可以實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。而上周IBM才曝光了其50個(gè)量子比特量子原型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造。

 

先來(lái)看看IBM研制出50量子比特原型機(jī)

量子計(jì)算機(jī)的可靠性要關(guān)注什么?

 

相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī),量子計(jì)算機(jī)的最大區(qū)別在于:傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能按照時(shí)間順序一個(gè)個(gè)地解決問題,而量子計(jì)算機(jī)卻可以同時(shí)解決多個(gè)問題。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的運(yùn)算規(guī)則是二進(jìn)制,用0和1記錄信息狀態(tài)。但量子計(jì)算機(jī)由量子狀態(tài)來(lái)描述信息,根據(jù)量子的特性它可以同時(shí)表示多種狀態(tài),并同時(shí)進(jìn)行疊加運(yùn)算,因而擁有更快速的運(yùn)算方式。

量子計(jì)算機(jī)的可靠性要關(guān)注什么?

 

量子計(jì)算之所以能達(dá)到如此神速,就是因?yàn)榱孔颖忍氐寞B加狀態(tài)和量子糾纏,但與此同時(shí),量子疊加和糾纏狀態(tài)是極度脆弱的,不能受到一丁點(diǎn)干擾,量子計(jì)算機(jī)必須在極度低溫條件下工作,低到什么程度呢?零下273攝氏度差不多吧,這就好比拿一根很細(xì)很細(xì)的針頂起一個(gè)雞蛋,稍有干擾,結(jié)果就會(huì)變得一片狼藉。

 

現(xiàn)有量子計(jì)算機(jī)要求的溫度是20mK,幾乎就是絕對(duì)零度了。HALT箱用的液態(tài)氮溫度(77K或-320℉),而液態(tài)氦的溫度(4K或-452℉),如果采用各種氦氣同位素可以以做到極低溫度(20mK或-459℉)。極度冷卻的目標(biāo)在于達(dá)到零錯(cuò)誤率,如果溫度無(wú)法達(dá)到這個(gè)溫度或者溫度波動(dòng)較大都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤率急劇上升。

 

下面就輪到可靠性工程師上了:

 

1、絕對(duì)零度條件下材料可以長(zhǎng)期正常工作嗎?

 

2、如果量子計(jì)算機(jī)的生命周期是5年,那么可靠性試驗(yàn)怎么做,可以加速嗎?

 

3、構(gòu)成這樣一個(gè)極度低溫的系統(tǒng),如果保證其不會(huì)出現(xiàn)冷凝?

 

4、這樣一個(gè)冷卻系統(tǒng)的的核心部件是什么?如果保證其可靠性?

 

5、由于需要采用液氦,這時(shí)候就會(huì)存在壓力容器的安全性和可靠性問題,現(xiàn)在基本是制造工廠使用,但是如果以后擴(kuò)展到普通消費(fèi)者使用,其挑戰(zhàn)又會(huì)有所不同。

 

注:液氦屬于戰(zhàn)略資產(chǎn),地球上的儲(chǔ)量不高,未來(lái)還是需要尋找到替代方案,否則冷卻源都無(wú)法滿足要求。

 

微軟曾預(yù)測(cè)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)將在2025年被造出來(lái),谷歌也在2017年放話說(shuō)將在五年內(nèi)(也就是2022年左右)做出商業(yè)化的實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)。

 

 

2022年離我們只有4年了,大家準(zhǔn)備好了嗎?

 

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來(lái)源:Mosch

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