剛參加完第28屆索爾維會(huì)議的IBM Quantum負(fù)責(zé)人Jay Gambetta，在推特公布了一個(gè)好消息，IBM新的門(mén)架構(gòu)(Falcon R10)提供了更高的保真度和低串?dāng)_，電路質(zhì)量更好，因此實(shí)現(xiàn)了512量子體積(QV)，這是IBM在兩個(gè)月內(nèi)的第二次升級(jí)。
光子盒總結(jié)了從2020年1月以來(lái)IBM和霍尼韋爾在量子體積指標(biāo)上的競(jìng)爭(zhēng)，上個(gè)月，IBM宣布首次達(dá)到256QV，但同時(shí)霍尼韋爾已經(jīng)是創(chuàng)紀(jì)錄的4096了。
可能很多人都有疑問(wèn)，IBM的量子比特都127個(gè)了，為什么量子體積比不上只有12個(gè)量子比特的霍尼韋爾離子阱量子計(jì)算機(jī)？
這里就不得不說(shuō)到量子體積的定義了，它的計(jì)算公式如下：
其中，VQ即量子體積，對(duì)于一個(gè)n量子比特處理器，m n，d(m)是最大方形電路中的量子比特?cái)?shù)。也就是說(shuō)量子體積與處理器擁有的量子比特?cái)?shù)有關(guān)，還與量子處理器能夠可靠運(yùn)行的最大方形電路的深度有關(guān)。
隨機(jī)方形電路
就拿本次IBM達(dá)到512QV的處理器來(lái)說(shuō)，從Gambetta公布的圖片來(lái)看，這款處理器至少有31個(gè)量子比特，但是最大方形電路中的量子比特?cái)?shù)只有9個(gè)，根據(jù)公式計(jì)算為512QV。
為什么會(huì)這樣？因?yàn)榱孔芋w積是個(gè)綜合指標(biāo)，其影響因素包括量子比特?cái)?shù)、保真度、連通性和電路編譯效率等。超導(dǎo)和離子阱平臺(tái)的差距主要在連通性上，如下圖，左邊超導(dǎo)量子芯片的1個(gè)量子比特僅與相鄰的4個(gè)量子比特連接，現(xiàn)在IBM采用六邊形結(jié)構(gòu)，1個(gè)量子比特則最多與相鄰的3個(gè)量子比特連接，而右邊離子阱量子芯片的量子比特是兩兩相互連接的。
在離子阱處理器中，幾乎所有量子比特都能作為量子體積測(cè)試中的有效量子比特，正如最近霍尼韋爾的4096QV，但由于其處理器只有12個(gè)量子比特，因此QV已經(jīng)達(dá)到極限，除非繼續(xù)增加量子比特——這正是IBM的優(yōu)勢(shì)。
IBM在連通性處于巨大劣勢(shì)的情況下仍能快速升級(jí)，特別是采用新結(jié)構(gòu)后連通性更差，恰恰證明IBM在其他方面的表現(xiàn)更好，正如Gambetta所說(shuō)的更高的保真度和低串?dāng)_。
如果霍尼韋爾或Quantinuum不能在量子比特?cái)?shù)方面取得突破，未來(lái)量子體積被IBM量子計(jì)算機(jī)趕超的可能性很大。
