IBM驳斥谷歌，量子霸权VS量子优势，量子计算离我们还有多远 _小知识

Google 提“量子霸权” ， IBM 提“量子优势” ，这两种提法说的是一个意思吗？量子优势与量子霸权比拟，到底哪个更激进？它们将若何影响科技界、工业界和我们的将来？今天的文章就是关于量子霸权与量子优势的一篇专业又有趣的科普。
撰文 | 无邪（量子计较范畴研究人员）
两个大佬级的科技公司正在全力推进量子计较机的研发， Google提“量子霸权（quantum supremacy）” ， IBM提“量子优势（quantum advantage）” ，这两种提法是一个意思吗？量子霸权给人感受就很蛮横啊，是不是量子霸权就比量子优势更为激进呢？在这两个概念提出之初，笔者也感受量子优势是更为暖和的，但跟着理解的慢慢加深，此刻有了纷歧样的观点。借着Google比来声称的量子霸权的横空出生避世（这一提法另有争议。据最新动静， IBM在其10月21日颁发的预印本论文中对Google经典计较机模拟部门做了新的评估。拜见跋文），笔者在此谈谈小我看法，接待方家指教。
1.Google与“量子霸权”
9月底， Google 量子 AI 团队经由过程 NASA STI program 发布了一份陈述，题为“采用一个可编程超导处置器实现量子霸权” 。文中报道了一个包含53个量子比特的量子芯片，在态空间随机采样算法上，对一个实例执行100万次需要约200秒，而对于同样的使命，要达到同样的保真度，采用今朝最强的超等计较机大约需要一万年。

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Google量子计较芯片“Sycamore” | 图片来历：NTRS/NASA
这块芯片的代号叫“Sycamore” ，用一种美国的悬铃木（有点像法国梧桐）来定名，芯片上还印了一片悬铃木叶似的 logo 。这也是Google量子计较芯片的定名特色，好比他们正在测试中的另一块包含72个量子比特的芯片则定名为“Bristlecone” ，以狐从头至尾松来定名，芯片上则印着一个松果。无论是悬铃木仍是狐从头至尾松，都用上了最新的封装手艺——倒装焊，这一手艺使得对量子比特进行二维矩阵式摆列当作为可能，而这种近邻耦合的矩阵摆列形式是进行概况编码量子纠错所需要的。由此可以揣度Google有可能在不久的未来测试真正意义上的量子纠错，不外“量子霸权”更合适现阶段的成长需要。
悬铃木看起来只有53个量子比特，但事实上它包含了142个！只是此中88个量子比特仅作为耦合器工作，别的54个（哦！抱愧，坏了一个）作为全功能的量子比特利用。尽管坏失落一个， 53个量子比特也足以演示“量子霸权”了，它的态空间（指53个量子比特构成的量子系统所有可能存在的量子态的调集）维度高达2^53 ，有乐趣的同窗可以算一算这是多大的一个数。若是可以或许全数用上，现有的超等计较机别说计较了，就是存储这个态（存储耗损的是空间，因为53个量子比特的纠缠态过于复杂，需要耗损极大的内存空间）就够喝上好几壶了。

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悬铃木的拓扑布局。叉叉是量子比特，蓝色菱形块也是，只不外作为可调的耦合器来用 | 图片来历：NTRS/NASA
Google团队对芯片做了周全的基准测试，成果表白总体的单比特量子门和双比特量子门操作保真度都可以或许达到99%以上，已经根基达到了可以或许进行概况编码纠错的阈值。在更多的细节中，团队还指出，这些量子门操作的错误率中，本家儿要当作分是离散的、局域的泡利错误（一个量子比特发生了比特翻转或相位翻转），这就意味着这些错误都是可以用量子纠错算法来消弭的。对于将来的量子纠错而言，这无疑是一个好动静。