蓝宝石上铝量子位表面提供概念验证代码和数字化绝热演化。
较早的系列文章量子计算门之间的差异讨论逻辑模型和量子退火模型。门的逻辑模型,如晶体管逻辑,使用有限数量的“盖茨”来构建一个通用计算机,理论上能够解决任何问题,可以找到一个合适的算法。门设计的系统的逻辑模型,噪声从各种各样的来源是一个重大问题。需要复杂的纠错机制来保存系统状态持续时间的计算。
相比之下,在量子退火模型计算发生通过绝热演化系统从原来的“问题”的状态最优的“解决方案”状态。量子退火炉模型要解决的问题作为一个伊辛玻璃、系统交互的旋转。绝热演化维护系统的基态,所以它是容易受到噪声低于门逻辑系统。因为可以任意初始状态,这样一个系统也相对简单的项目。然而,它并不是一个通用计算机,目前尚不清楚有多少优势,这种方法将提供它的地址的问题。
原系列以来,几个主要的软件公司进行了大量投资在量子计算。例如,谷歌的量子AI实验室,与加州大学圣芭芭拉分校的量子计算研究小组。这个团队,由约翰•马提尼,所追求的是一个混合的方法,他们称之为“数字化绝热演化,”旨在捕捉的许多优势在通用量子退火炉,gate-based计算系统。
数字化绝热演化
这种方法详细描述在其他地方,尤其是在漫长的补充材料部分。简单地说,然而,他们观察到的绝热演化可以近似的哈密顿Lie-Trotter-Suzuki公式,就像一个复杂的波形可以用傅里叶级数近似。通过这种方式,本质上是模拟演化过程可以数字化,由二进制量子比特的操纵。理论上,这样一个系统可以应用于一般的问题,独立的节点之间的连通性和严格的玻璃伊辛模型的适用性。同时,它保留的基本思想量子退火模型作为优化问题的解决者。
然而,严格二进制量子比特门逻辑模型的性质介绍了波动的能量水平和噪音回系统。特别是,一个最重要的量子泄漏噪声的来源。虽然逻辑量子位,像理论晶体管,是一个二进制的设备,底层物理系统用于实现它可能不是。它可以假设能量状态以外的指定了值的量子位。(例如,多余的热量可能引起设备更高的能量状态。)这些所谓的“非计算性”能量状态表示的损失信息的计算,可以随机邻量子位的值。最终,泄漏和其他噪声降低的量子叠加状态。
量子计算理论提出了“表面代码”,在详细讨论自然从退化,作为保护的方法计算由于噪音。从本质上讲,表面代码存储数据的多个副本,使用奇偶校正量子位来确保没有数据发生错误。如果数据和校正量子位被安排在一个棋盘模式,董事会与(4 n + 1)²量子位可以容忍到n + 1错误。的错误率是可以预测的退相干时间量子系统的使用。
如果谷歌的第一次重大进步/ UCSB集团是绝热演化的数字化,第二个是这个理论构建在实际硬件的实现。他们建造了一个连锁9超导量子比特,铝制的十字形的蓝宝石衬底。而九个量子位——交替测量和数据之间——似乎并不很多,该集团能够演示了下垫面编码的原理。他们的设备是一个概念验证表面代码和数字化绝热演化的概念。
九个量子位不是很多。第一个英特尔微处理器有超过二千个晶体管。量子计算显然是仍处于起步阶段。但这项工作是首先发现了一个可行的量子计算平台的关键元素。
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