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南加州大学开发改善量子计算机性能的新方法

时间:2019-01-05 10:07:36 来源:杏耀娱乐 作者:匿名



南加州大学的科学家最近展示了一种改进量子计算机性能的理论方法,这种方法将有助于扩展当今最具挑战性的技术。这种被称为“动态去耦”的方法在抑制错误计算的同时提高了结果的保真度,从而解决了困扰下一代计算机性能的弱点。实验表明,这种方法比其他方法更容易,更可靠,并且可通过云访问。这是第一次实现动态解耦。研究报告显示,通过这种方法维持量子态的时间是不受控状态的三倍。

南加州大学量子信息科学与技术中心主任丹尼尔表示,如果没有误差抑制,量子计算不可能超越经典计算。这一突破是推动这项技术发展的重要一步。研究结果发表在《物理评论快报》期刊上。 IBM和一家名为Rigetti Computing的初创公司为该项目的量子计算机提供了云访问。

量子计算机很快,但很脆弱

量子计算机有可能逐步淘汰当前的超级计算机并推动医疗,财务和国防能力的突破。量子计算机使用与硅计算机芯片不同的原子的速度和行为来执行似乎不可能的计算。

量子比特快速且技术上很高,但它容易出错并且需要稳定性来维持计算。当它不能正常工作时,会产生较差的结果,与传统计算机相比,这限制了它们的能力。因此,尚未证明量子计算机在任何任务上的表现都优于传统计算机。这个问题的主要原因是“噪音”,它是声音,温度和振动干扰的整体描述。它可以破坏量子比特的稳定性,量子比特会产生“退相干”,影响量子态的持续时间,从而减少量子计算机执行任务的时间,最终影响其准确的结果。

跨多个平台的量子计算研究

最新的研究结果不是在南加州大学的D波段量子计算机上获得的,而是在较小的通用量子计算机上获得的:IBM的16位QX5和Rigetti的19位Acorn。为了实现动态解耦,研究人员将高度集中,定时,微小的电磁能量脉冲注入超导量子比特。通过操纵脉冲,科学家们可以将量子位置于与周围环境噪声隔离的微环境中,从而保持量子态。实验的时间序列非常小,最多200个脉冲跨越600纳秒。对于IBM的量子计算机,最终保真度增加了两倍,从28.9%增加到88.4%。 Rigetti量子计算机的最终保真度增加了17%,从59.8%增加到77.1%。结果表明,动态解耦方法比目前尝试的其他量子纠错方法更有效,并成功降低了基于云的超导量子比特平台的退相干。

争取量子霸权

对于欧洲国家,中国,加拿大,澳大利亚和美国,寻求量子计算的主导地位是地缘政治的优先事项。获得性能优于其他超级计算机的第一台量子计算机将在经济,军事和公共卫生方面带来巨大优势。

美国正在考虑两项新法案,以确立美国在量子计算方面的领导地位。 2018年9月,美国众议院通过《国家量子倡议法案》,将在五年内拨款13亿美元用于研究和开发,并在白宫建立国家量子协调办公室,以监督全国范围内的量子计算研究。另一项法案由加州参议员哈里斯《量子计算研究法案》提出。他说,“量子计算是改变世界的下一个技术前沿。美国不能落后。这项技术将为下一代创造就业机会,治愈疾病,使国家更强大,更安全。如果你无法获得在这个领域的优势,那么美国将在全球竞争的背后,并将遭到对手的攻击。

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