再奪量子霸權?美國造出全球最大超導量子計算機,量子比特數翻倍

科技     2021年11月21日

今年的10月26日,中國科學技術大學宣稱該校潘建偉主導的量子計算機研究團隊與中科院上海技術物理研究所、國家並行計算機工程技術研究中心合作成功造出了九章二號光量子計算機和祖沖之二號超導量子計算機,我國因此成為在兩條量子計算路徑上取得「量子計算優越性(國外稱「量子霸權」)」的國家。

再奪量子霸權?美國造出全球最大超導量子計算機,量子比特數翻倍

不過美國在這方面的研究並不落後於我國,就在11月15日,美國IBM(美國國際商用機器公司)創造出了世界上信息量最大的超導量子計算機「鷹」處理器,它串聯了127個量子比特,比同路徑的我國的可編程超導量子計算原型機「祖沖之二號」量值比特數(66個)多了近一倍,成為當今世界正在研發中的性能最強大的超導量子計算機。

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超導量子計算技術是目前最有前景的量子計算髮展路徑,操作時量子相干時間比較長,用微波就可以有效的操控,製造方面也和現有半導體工藝比較接近,量子比特間的關聯也相對比較容易。但是每個量子比特想要完全操作一致,使其都達到很高的性能是很困難的,而且超導量子需要在極低溫環境下工作。

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目前還沒看到這台超導量子計算機的性能參數,但專家稱與性能呈線性增長的經典計算機不同,在超導量子計算領域,每增加一個量子比特,就代表著在計算性能方面向前邁出一大步,因為增加一個量子比特基本就會讓量子處理器的潛在性能翻上一番,「鷹」比我國的祖沖之二號的量子比特多了近一倍,高達61個,算力增加的倍數十分龐大,而我國「祖沖之二號」在求解「量子隨機線路取樣」任務方面的速度就已經是目前全球最快的超級計算機的1000萬倍以上了。

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所以,研製出超過100個量子比特的超導量子計算機的意義是十分重大的,因為量子比特是極難製造的,需要用巨型低溫製冷器才能保證超導量子計算機的正常運行。「鷹」處理器的晶片是在位於美國紐約州的IBM的工廠製造的,此次製造的量子晶片使用了新技術,而隨著量子計算機在製冷器和控制系統等領域取得新的進展,這些新技術最終會增加量子比特數量。

再奪量子霸權?美國造出全球最大超導量子計算機,量子比特數翻倍

IBM的鮑勃·蘇托就稱這表明這項技術具有可拓展性,人類將有足夠的計算能力來解決有趣的問題,這也是超導計算技術通往更強大機器的鋪路石,「鷹」處理器是通往更大量子計算信息量的踏板。而IBM高層已經表示希望明年展示能運行433個量子比特的「魚鷹」處理晶片,並且打算在2023年推出能運行1121個量子比特的「禿鷹」量子晶片。

再奪量子霸權?美國造出全球最大超導量子計算機,量子比特數翻倍

由此也可見美國在量子計算機的研究上正在加快腳步,世界前沿科技的競爭日趨激烈,我們也不能鬆懈,畢竟擁有「量子霸權」是可以擁有降維打擊能力的,容不得我們懈怠。

參考消息:

《光明網》11月17日文章《最強超導量子計算機「上新」了》