谷歌科学家发布：量子计算机取得重大突破

谷歌科学家发布：量子计算机取得重大突破谷歌科学家最近在ArXiv平台上发布了一篇预印本论文，声称在量子计算机领域取得了重大突破。他们表示，通过对Sycamore处理器的升级，谷歌成功提升了量子位的数量，从之前的53个增加到了70个。这次实验中，谷歌科学家们执行了一项名为随机电路采样的任务，这个任务在量子计算中用于评估计算机的性能和效率。通过运行随机电路并分析结果输出，科学家们测试了量子计算机在解决复杂问题方面的能力。谷歌的研究结果显示，升级后的70个量子位的Sycamore处理器在执行随机电路采样任务上比业内最先进的超级计算机快了几十亿倍。例如，需要业内最先进超级计算机Frontier计算47.2年才能完成的任务，53个量子位的Sycamore处理器只需要6.18秒就能完成，而新版的70个量子位的Sycamore处理器速度更快。来源，，来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性，处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机，是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特（bit）”进行运算，但其只能取0或1这两个值。相比之下，量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快，而且可以真正实现并行计算。相比之下，传统计算机基于比特的计算速度很慢，而且需要按顺序依次进行。但从历史上看，量子计算机有一个致命的弱点：量子比特的量子态非常脆弱，来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态，从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。在这一新的原理验证实验中，127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后，研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明，诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道，研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。量子霸权的说法之前就出现过。2019年，谷歌的科学家们声称，公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数，然后检查它们的准确性，并没有什么实际用途。相比之下，用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(JohnMartinis)表示，“这能让人们乐观认为，它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”（辰辰）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366285.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366285.htm

谷歌论文展示量子计算机新突破 超算47年任务几秒即可完成

谷歌论文展示量子计算机新突破超算47年任务几秒即可完成谷歌表示升级Sycamore处理器之后，虽然受到相干时间等其它因素的影响，其性能是此前版本的2.41亿倍。在实验中，研究团队执行了随机电路采样任务。在量子计算中，这涉及通过运行随机电路和分析结果输出来测试量子计算机的性能，以评估其在解决复杂问题方面的能力和效率。谷歌表示，目前业内最先进的超级计算机Frontier需要47.2年才能计算完成的任务，53个量子位的Sycamore处理器只需要6.18秒就能完成。而这次的新版70个量子位的Sycamore处理器，则能够以更快的速度完成计算。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369155.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369155.htm

IBM和日本研究所开发下一代量子计算机 拥有10000个量子比特

IBM和日本研究所开发下一代量子计算机拥有10000个量子比特量子计算机以解决传统计算机无法解决的复杂问题而闻名。它们有望帮助发现新药，通过更高效的分销路线改善物流，以及许多其他应用。该研究所和IBM预计将在未来几天签署谅解备忘录并宣布这笔交易。据该研究所称，这将是IBM首次与外国研究机构在如此大规模的量子计算领域展开合作。正在开发的量子计算机预计将于2029年投入使用。该计算机拥有超过10000个量子比特，有望无误地计算高级组合。合作伙伴还将开发下一代量子计算机所需的半导体和超导集成电路。量子计算机在接近绝对零度的极低温度下运行，因此需要能够承受极端温度的半导体和电路。该研究所隶属于日本经济产业省，以其在人工智能（AI）相关技术方面的实力而闻名，并拥有与IBM合作项目所需的专利。它还希望引入日本零部件制造商，实现量产。IBM预计将在2025年开始销售拥有1000量子比特的量子计算机。该研究所和IBM将说服日本公司使用它们。该研究所将通过培训日本公司使用量子计算机做出贡献，例如制药商。量子计算机仍处于发展阶段。现有的133量子比特的量子计算机仍然会出错，在研究中使用时通常需要超级计算机的帮助。预计10000量子比特的版本无需超级计算机的帮助即可使用。科学家表示，要使量子计算机投入商业使用，硬件需要达到20000到30000个量子比特的水平。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434996.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434996.htm

量子计算的重大突破？IBM称攻克了“不可靠”难题

量子计算的重大突破？IBM称攻克了“不可靠”难题需要说明的是，传统计算机的基本二进制单位是0和1，要么是0，要么就是1。但是在量子计算中，它的基本计量单位量子比特既可以是0，也可以是1，还可以既是0也是1，这种现象被称之为量子的叠加态。量子计算机正是通过量子叠加实现同时存储大量信息的功能。因此，它们可以在处理复杂任务时，快速存储大量数据，探索多种可能并选择最有效的解决途径。但是，由于保持量子比特的叠加态是件非常困难的事，最微小的环境变化(振动、电场、磁场、宇宙辐射)也可能导致叠加态的坍缩，造成计算错误。所以，目前世界上还没能造出一台没有误差、且用途广泛的量子计算机。周三，IBM研究人员宣布，他们已经设计出一种方法来管理量子计算的不可靠性，从而得出可靠、有用的答案。IBM科学家已经把研究论文发表在了《自然》杂志上，题为《容错前的量子计算实用性证据》。容错量子计算指的是有量子纠错保护的量子计算。IBM发表的论文2019年，Google的研究人员曾声称他们已经实现了“量子霸权”，也就是量子计算拥有的计算能力超越所有经典计算机。但是，IBM当时就抨击了Google，认为Google夸大了量子计算的性能，误导公众。周三，IBM的研究人员表示，他们已经找到了一些新的、更有用的方法，尽管名字更低调。“我们正在进入一个被我称之为‘实用性’的量子计算阶段，”IBM量子业务副总裁杰伊·甘贝塔(JayGambetta)说，“实用的时代。”耶路撒冷希伯来大学计算机科学教授多里特·阿哈罗诺夫(DoritAharonov)没有参与这项研究，他对此表示：“IBM在这里展示的东西，确实是朝着严肃量子算法设计取得进展的方向，迈出了重要一步，令人惊讶。”如何降低误差？在这项新研究中，IBM的研究人员执行了一项不同的任务，该任务引起了物理学家的兴趣。他们使用一个拥有127个量子比特的量子处理器来模拟127个原子尺度的磁铁棒在磁场中的行为。这些磁铁棒小到足以被量子力学的奇特规则所控制。这是一个简单的系统，被称为伊辛模型(Isingmodel)，它经常被用来研究物质的铁磁性。IBM在实验中使用的量子处理器这个问题过于复杂，即使在最大最快的超级计算机上也无法计算出精确的答案。但是在量子计算机上，计算只需不到千分之一秒就能完成。不过，每次量子计算都是不可靠的，因为量子噪声(指任何单色光都存在的涨落)的波动不可避免地会对计算进行干扰并引起误差，但每次计算都很快，因此可以重复执行。实际上，在许多计算中，研究人员故意添加了额外的噪声，使得答案更加不可靠。但通过改变噪声的数量，研究人员可以推断出噪声的具体特征以及它在每个计算步骤中的影响。“我们可以非常精确地放大噪声，然后我们可以重新运行相同的电路，”IBM量子能力和演示经理、《自然》论文的作者之一阿比纳夫·坎达拉(AbhinavKandala)表示，“一旦我们得到了这些不同噪音水平的结果，我们就可以推断出在没有噪声情况下的结果。”从本质上讲，研究人员能够从不可靠的量子计算中去除噪声的影响，这一过程被他们称之为“误差缓解”。“你必须通过发明非常巧妙的方法来减轻噪声的影响，从而绕过噪声，”阿哈罗诺夫博士说道，“这正是他们所做的。”准确性如何？为了得出127个磁铁棒产生的总体磁化强度的答案，IBM的量子计算机总共进行了60万次计算。答案的准确度怎么样？为了寻求帮助，IBM团队找到了加州大学伯克利分校的物理学家。尽管具有127个磁铁棒的伊辛模型太大，有太多可能的配置，无法适用于传统的计算机，但经典计算机算法可以产生近似的答案。这种技术类似于JPEG图像压缩时丢弃不太重要的数据以减小文件大小，同时保留图像的大部分细节。IBM量子计算研究人员加州大学伯克利分校的物理学教授、《自然》杂志论文的作者之一迈克尔·扎勒特尔(MichaelZaletel)说，当他开始与IBM合作时，他认为他的经典计算机算法会比量子算法做得更好。“结果和我预期的有点不同。”扎勒特尔博士说。结果显示，量子计算机可以对伊辛模型的某些配置精确求解。在更简单的例子上，经典算法和量子算法的答案一致。对于更复杂但可解的实例，量子算法和经典算法产生了不同的答案，但量子算法给出的是正确答案。IBM量子实验研究实验室加州大学伯克利分校的研究生萨扬特·阿南德(SajantAnand)在经典近似研究上做了大量工作，他根据上述实验结果认为，对于量子计算和经典计算的结果不一致而且不知道精确解的其他情况，“有理由相信量子计算的结果更精确”。目前还不清楚量子计算是否能够在伊辛模型中无可争议地胜过经典计算。阿南德目前正试图为经典算法增加一个降低误差的版本，它有可能达到或超过量子计算的性能。“没有明显的迹象表明他们在这里实现了量子霸权。”扎勒特尔说。临时解决方案从长远来看，量子科学家预计另外一种不同的方法，即纠错，能够检测和纠正计算错误，这将为量子计算机的许多用途打开大门。目前，纠错方法已经在传统计算机和数据传输中被用于修复错误。但对于量子计算机来说，纠错可能还需要几年的时间，需要更好的处理器来处理更多的量子比特。IBM的科学家们认为，误差缓解是一种临时解决方案，现在可以用于解决伊辛模型之外日益复杂的问题。“这是现有最简单的自然科学问题之一，”甘贝塔博士说，“所以这是一个很好的开始。但现在的问题是，你如何推广它，去解决更有趣的自然科学问题？”这些问题可能包括弄清楚异域材料的性质，加速药物发现和模拟聚变反应。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365325.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365325.htm

谷歌量子计算机6秒内完成47年计算 超越世界第一超算

谷歌量子计算机6秒内完成47年计算超越世界第一超算论文称，谷歌最新Sycamore量子处理器目前拥有70个量子比特，而2019年版本只有53个量子比特。量子比特的增加，意味着可以成倍地提高量子计算机的性能，这使得新处理器的稳健性大约是以前的2.41亿倍。最新研究将标志着，量子计算迎来里程碑时刻。凭借其计算优势，谷歌的量子计算机有望彻底改变包括人工智能在内的各个领域。以前所未有的速度解决复杂问题，有望解锁下一代人工智能模型，突破许多领域从未超越的界限。47年被凝结成瞬间每个量子比特可以同时存在于0、1或叠加的状态，因此存储和处理这种级别的量子信息的能力很不容易，即使是最快的经典计算机也无法比拟。谷歌团队在一篇论文中表示，量子计算机有望执行超出经典计算机能力的任务。‘我们根据改进的经典方法估算了计算成本，并证明我们的实验超出了现有经典超级计算机的能力。’就算是田纳西州的Frontier超算（这已经是目前全世界最快的超算了），也碰不了量子计算机的瓷。当然前提是量子计算机释放出自身的潜力。因为传统的计算机用二进制的代码语言运行，仅限于0和1，以及双重状态。而量子计算机超越了这个限制。不过，目前研究人员还不能确定谷歌量子计算机的制造成本究竟是多少。但变革性的计算能力是毋庸置疑的。根据谷歌团队的说法，Frontier超级计算机只需6.18秒即可匹配谷歌-53量子比特计算机的计算结果。然而，同样的一台Frontier则需要47.2年才能与谷歌最新的70量子计算机所能提供的的计算能力相匹配。领域内的许多专家都认为谷歌的新量子计算机是一项重大进步。剑桥量子公司Riverlane的CEOSteveBrierley将谷歌的进步称为一个‘重大里程碑’。‘量子霸权？这个问题我们不用再争论了。’同样，苏塞克斯量子技术中心主任的一位教授赞扬谷歌解决了传统计算机难以计算的某些特定学术问题。他强调，在我们眼前关键的下一步，是创建能够纠正自身固有操作错误的量子计算机。虽然IBM尚未对谷歌最新的量子计算机置评，但明显，谷歌在量子计算领域的这一进展引起了全球研究人员和公司的共同关注。毫无疑问，这将为计算技术的发展开辟新的前景和竞争。研究中，团队提到噪声与相干演化相竞争，并破坏了长程相关性，这使得充分利用近期量子处理器的计算能力成为一个巨大的挑战。研究人员进行了随机电路采样（RCS）实验，在这些实验中，他们确定了由量子动力学和噪声之间的相互作用驱动的不同阶段。在量子计算中，这涉及通过运行随机电路，并分析结果输出来测试量子计算机的性能，以评估其解决复杂问题的能力和效率。在电路深度的驱动下，系统首先经历动态相变，其中输出分布不再集中在比特串的一部分中。第二个是由噪声驱动的转换。利用交叉熵基准，研究人员观察到了阶段边界，这可以定义噪声量子演化的计算复杂性。在模拟的估计计算成本，比起经典计算机，53量子比特完成1百万个噪音样本比其快6.18秒。而70量子比特要快47.2年。最后，谷歌团队展示了一个24周期70量子比特的RCS实验，估计保真度为1.7-107%，这意味着在相同保真度下，电路体积增加了约60%。谷歌根据改进的经典方法估算了计算成本，并证明了新量子计算机有着超出了现有经典超级计算机的能力。70量子比特的Sycamore实现了量子优势谷歌团队表示，尽管迄今为止RCS已经取得了成功，但寻找近期噪声量子处理器的实际应用仍然是一个突出的挑战。他们进行的实验就提供了量子动力学如何与噪声相互作用的研究。观察到的相界为高噪声量子器件能够正确利用其计算能力的7个体系提供了定量指导。在弱噪声阶段，全局相关性主导XEB，这一事实保护了RCS免受欺骗的攻击，这些都是未来应用的设计方向。‘量子霸权’成乌龙？其实，早在2019年，谷歌便声称实现了量子霸权。研究人员在NASA网站上发表的论文一经发布，便引起了轰动。论文称，谷歌处理器能够在3分20秒内执行一个计算，而用当今最强大的超级计算机Summit进行同样的计算，需要约10000年。随后，谷歌这篇论文正式在Nature上重磅发表。论文通讯作者JohnMartinis和同事描述了实现量子霸权所取得的技术进展。他们研制了一台由54个量子比特组成的处理器（名为Sycamore处理器）。该处理器利用量子叠加和量子纠缠实现的计算空间与经典比特所能达到的相比，实现了指数级的增加。由于有1个量子比特无法有效工作，处理器实际只用了53个量子比特。研究团队开发的纠错流程可以保证较高的运算保真度（高达99.99%）。为了测试该系统，团队设计了一项对量子电路产生的随机数字进行采样的任务。对于经典计算机来说，这一任务的难度会随量子电路中量子比特数的增加而增加。最后，量子处理器在200秒左右的时间内从量子电路中采集了100万个样本，而当今最强大的超级计算机大约需要1万年的时间才能完成这一任务。Nature表示，‘谷歌实现量子霸权无疑是一项了不起的成就’。然而，针对谷歌‘量子霸权’事件的批判和质疑也随之而至。IBM团队写道，‘在一个经典的系统上，同样的任务的理想模拟可以在2.5天内完成，而且保真度要高得多。’这意味着谷歌实际上并没有表现出量子霸权，而且竞争仍在继续。微软、IBM也下注除了谷歌，IBM、微软也在量子计算机上押注未来。在微软看来，未来十年最大的创新可能是在聚变能源、人工智能和量子计算领域。6月，CEO纳德拉曾公布了微软宏伟目标，10年内建造出量子计算机。将未来250年的化学和材料科学进展压缩到未来25年。AzureQuantumElements通过整合高性能计算（HPC）、人工智能和量子计算的最新突破，可以加速科学发现。值得一提的是，AzureQuantum中的Copilot帮助科学家使用自然语言来推理复杂的化学和材料科学问题。前段时间，IBM量子计算机登上了Nature封面。IBM、加州大学伯克利分校的Nature论文展示了，一条通往有用量子计算的道路。研究首次证明，100+量子比特的量子处理器，可以产生精确结果，并达到超越领先的经典方法。最重要的是，无需纠错就可超越经典计算机。论文中，研究人员在IBM127量子比特鹰（Eagle）量子处理器上模拟了磁性材料的行为。至关重要的是，他们设法绕过了‘量子噪声’，取得了可靠结果。要知道，量子噪声会引入计算误差，是这项技术的主要障碍。有研究统计，自2015年以来量子计算的投资走势不断上涨。与经典计算相比，量子计算具有彻底改变行业和以指数级速度解决复杂问题的潜力。量子计算机的突破可能会彻底改变许多领域，从药物发现到气候建模、金融建模，甚至人工智能，其潜力是巨大的。具体来讲，对不同领域的影响：-密码学：增强加密和解密算法。-药物发现：加速新药的开发。-优化问题：解决复杂的优化挑战。-机器学习：改进模式识别和数据分析。-财务建模：加强财务风险分析和预测。-材料科学：设计具有特定特性的新型材料。-天气预报：提高天气预报的准确性。-量子化学：模拟和研究化学反应。-人工智能：增强人工智能算法和训练模型。这次，谷歌的新量子计算机标志着速度和潜力的突破性进步，开启了一个具有跨多个行业变革意义的计算新时代。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371165.htm