问鼎量子霸权！谷歌72量子比特芯片问世，横向比较巨头量子进展

高层速读

关键信息：谷歌推出了拥有72量子比特的量子芯片Bristlecone，达到了单量子比特门错误率0.1%，双量子比特门的错误率0.6%的优秀成绩。Bristlecone为量子模拟、优化和机器学习的应用提供了一个实验平台。

关键意义：这是量子比特芯片领域的重大进展，超越了业界公认的50量子比特芯片就可以达到量子霸权的标准，向量子计算超越经典超级计算机又迈进了一步，加速了人工智能算法训练和科学难题的解决。

在近日召开的洛杉矶美国物理学会会议（APS）上，谷歌推出了拥有72量子比特的量子芯片Bristlecone，超越了IBM的50量子比特的计算机原型和英特尔49量子比特芯片，一时登上了量子霸权的风口浪尖。

▲科学家在谷歌量子人工智能实验室安装芯片

72量子比特意味着什么呢？

量子比特是量子计算机里面的一种信息单元，与传统计算机的0或1不同，量子比特可能是0~1中任何一个数字也可能是二者的叠加；受自身特性的限制，量子比特极不稳定，除了需要在极低的温度下存放外，还不能受到任何冲力或震动，任何一点外力都有可能破坏它的位置导致量子比特崩盘，因此放置了72个量子比特的芯片就像在针尖上立了72个鸡蛋。

量子比特数量提升，错误率保持低平

Bristlecone除了能够研究量子比特的系统错误率和可扩展性，也为量子模拟、优化和机器学习的应用提供了一个实验平台。谷歌认为，随着72量子位芯片的发展，他正在展示出量子霸权。

量子霸权通常意义上讲是量子计算机超越经典超级计算机的表现。谷歌曾表示：经计算，49量子比特的量子芯片就可以实现量子霸权。可随着IBM 50量子比特芯片的发布，谷歌的49量子比特芯片也被如今的72量子比特芯片所代替。

本次谷歌的72量子位芯片Bristlecone是从9量子位基础上发展而来的，在2014年，《自然》杂志就报道了9量子比特的芯片设计，当时谷歌人工智能量子实验室的研究科学家Kelly解释说，该芯片达到了读数错误率为1%，单量子比特门错误率为0.1%，双量子比特门的错误率是0.6%的好成绩。

Bristlecone的一个重要特征，是使用了与9量子比特芯片相同的模式进行耦合、控制和读出的，在此基础上扩展成为的一个包含72个量子比特的正方形数组。而它的错误率却依然保持在9量子比特的水平。

Bristlecone芯片（左）及其图示（右），每个X代表一个量子比特

Bristlecone的另一个重要特征，是它仍然可以进行经典的计算机模拟，这是目前验证量子计算机是否正确运行的唯一方法(因为可以交叉核对答案)，而且它可以在经典计算机上实现加速。下图表示了错误率和量子比特数之间的关系，红线代表谷歌研究方向。我们可以看出，随着时间的增长，量子位数量越多，错误率越低是谷歌人工智能的研究方向。

IBM、微软和英特尔在量子领域的进展

去年11月，IBM宣布构建出50个量子比特原型机，这一举动被认为IBM在量子霸权领域的重要举措。与谷歌的72量子比特芯片可提供量子测试类似，IBM 量子系统的Quantum Experience允许任何人、企业、大学等编写和提交自己的量子应用程序或实验，以便在IBM的量子计算设备上运行。

微软是接触量子比特较早的企业，发现出首个拓扑量子位。量子位最早的用途之一就是帮助人工智能研究人员利用机器学习，加快训练算法的劳动密集型流程。例如，如果量子计算能够把 Cortana 数字助理算法训练的时间从一个月缩短到一天，这将是人工智能发展的重大进步。“即使其它保持不变，Cortana 的速度也会提高 30 倍。”微软首席研究与战略官表示。

但目前微软并未推出量子比特芯片，它的研究方向在别的方面，比如为量子计算机设计新的编程语言并在量子模拟器上进行测试。但在今年1月底，《金融时报》 曾发文称，谷歌和微软将在接下来的几周内推出自己在量子领域的重大进展，现在谷歌已发布，接下就看微软了。

在今年的CES上，英特尔宣布已制造出49量子比特的芯片Tangle Lake，其之前的量子芯片为17量子比特，并交付给了合作伙伴进行测试，使量子比特芯片不再局限于科研成果。

▲英特尔17位量子比特芯片

虽然一提到量子就会让人联想到神秘力量，但是专家认为量子计算有许多实际用途，因为它能让科学家在几分钟、几小时内，完成目前最先进经典计算机用几十亿年才能完成的计算，而这意味着人们可以解答之前经典计算机无法解决的科学难题。

2018年将是量子芯片实现重大突破的一年，年初巨头们便纷纷推出量子领域的新进展，但无可否认的是，量子计算仍处在初级阶段，量子芯片已研发出来，下一步的挑战是考虑如何运用它们。

生成海报

免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。