量子计算机走入现实仍需多年:性能迄今未超越传统计算机

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雷锋网(公众号:雷锋网)按:传统计算机性能的提升面临挑战,光子计算、量子计算、生物计算等新的技术都引发了业界关注。量子计算被认为不需要 处里传统计算没法处里的问题图片图片,但目前量子计算面临诸多挑战,性能还未超越传统计算机。从实践者的深度看,量子计算的部署大概还时要几年时间。

到目前为止,提到量子计算大部分人完全都是认为这是有五种革命性的技术,它利用量子力学的奇特价值形式放慢处里问题图片图片,甚至处里普通计算机无法处里的问题图片图片。哪此问题图片图片从数学到零售业,从物理到金融。将会率先掌握量子技术,将能够提升国家的竞争力。

量子计算的前景在20世纪3000年代首次得到认可,但至今仍未实现。量子计算机难以设计、建造和编程。其中,相干性、量子损失是巨大的挑战,这对量子计算机的运营至关重要,这将会会愿因重要多多守护进程 在运营前一天 系统就崩溃。

雷锋网了解到,目前全球有有些巨头都参与了量子计算的竞争,国外的IBM、谷歌、英特尔,国内阿里、华为都取得了不同程度的进展,学术界以及国家实验室完全都是量子计算的相关研究。

觉得IBM,谷歌和IonQ正在测试3000 、72甚至-1300量子位的设备,但每增加有有一个少许子位就会使机器多样化程度增加两倍,在哪此量子位有限的系统中,研究人员没法在量子衰减前一天 执行少许量子操作或“门”。很多的量子比特会使系统崩溃。

不仅没法,建造和操作量子计算机的每一步都真难,与传统的芯片不同,要么用激光捕获单个原子,要么用激光器来制造。这通常时要将处里器保持在几乎绝对零度,控制这些 系统被证明非常困难,电磁脉冲的设计时要完美设计,将会来自内部内部结构环境的一小部分能量将会愿因量子比特衰减。

由振动、温度波动、电磁波还有有些内部内部结构环境的相互作用引起的这些 相干性(称为退相干)的损失最终破坏了量子的奇异价值形式。鉴于目前普遍所处的退相干和有些问题图片图片,当代量子计算机不太将会返回完全正确的答案,即使运行的时间比较短。 

觉得技术和架构的竞争正在处里哪此问题图片图片,但现有的硬件平台没法保持一致性并提供大规模量子计算所需的强大纠错能力。或许,几年前一天 将会会取得突破。

与此并肩,这些 价值数十亿美元的问题图片图片是,在完成普及的计算土方式前一天 ,我门如可从一台不可靠的计算机中获得有用的结果?

答案是,工业界、学术界和国家实验室的研究人员完全都是寻求减少错误的土方式。有五种土方式是基于各种噪声大小的计算结果来猜测无差错计算的结果。另有五种完全不同的土方式是,混合量子经典算法,只在量子计算机上运行多多守护进程 中最关键的部分,大部分多多守护进程 运行在更稳定的经典计算机上。事实证明,哪此策略和有些策略对于应对当今量子计算机的干扰问题图片图片非常有用。

觉得经典计算机也受到各种错误的影响,但哪此错误都时要通过适量的额外存储和逻辑来纠正。量子误差校正方案觉得所处,过后消耗少许的量子位(量子位),以至于没法相对较少的量子位能用于实际计算。这将使量子计算机都时要计算的任务大大减少。

为了更清楚地了解量子比特的消耗,今天最先进的基于量子门的量子计算机,它使用例如计算机、智能手机或平板电脑中的数字电路的逻辑门,目前,最先进的量子计算机没法3000个量子位。而目前常见的计算设备中通常有数十亿个逻辑门。

麻烦的是,量子力学挑战了我门的直觉。过后,我门真难找出执行任务的最佳算法。为了克服哪此问题图片图片,Los Alamos 国家实验室的团队正在开发有五种土方式来优化在相干的量子计算机上执行有用任务的算法。

算法都时要理解为是告诉计算机执行操作的列表,例如烹饪的配方。与传统算法相比,量子计算的算法最好尽将会短,过后研究团队发现,最适合于给定硬件设备的特定不足英文和噪声方案。这使得该算法不需要 在退相干前一天 在约束时间框架内执行更多的处里步骤,从而将正确结果尽将会提高。这些 土方式的主要思想是减少门的数量,试图在退相干前一天 完成执行,让有些错误来源没法成功的将会性。

当然,量子计算正一步步走向商用。摩根大通 (JPMorgan Chase&Co)就看了将量子计算作为有五种具备潜力显着加速金融计算的土方式,自2017年底以来,该银行无缘无故与IBM的研究人员合作土方式土方式,试验量子计算。

觉得距离部署还时要几年时间,但摩根大通将会就看了有些小的成果,包括在理论上证明量子计算都时要从根本打上去速有些金融模型的成功。

摩根大通公司和投资银行定量研究总经理Ning Shen表示,这项技术时要几年时间不需要 心智成熟的句子 ,部分愿因是所需的硬件非常多样化,适应和创建新的量子算法时要时间。

至于公司了吗都时要开始从量子计算中就看可衡量的商业价值,时间从三年到十年不等,但这未必能阻止像摩根大通从前的公司进行早期试验。值得注意的是,据Gartner的预测,到2023年,包括企业或政府在内的组织预计将有20%为量子计算项目准备预算,而2018年没法1% 。

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