為什么量子比特門的速度與量子比特的質(zhì)量如此重要？
時間：2022-04-07 20:39:01 | 來源：行業(yè)動態(tài)
時間：2022-04-07 20:39:01 來源：行業(yè)動態(tài)
IBM
對大型化學(xué)分子的模擬已經(jīng)成為我們期望未來量子計算機(jī)能夠穩(wěn)定處理的重要任務(wù)之一。但這要求在高容錯量子計算機(jī)上運(yùn)行數(shù)百萬個量子比特，而我們目前距離具有如此規(guī)模和算力的量子解決方案還有很長的路要走。
當(dāng)下，量子計算機(jī)的運(yùn)算能力僅限于小分子。以上圖為例，IBM計算的是雙原子氫化鋰（LiH）分子的結(jié)合能。模擬完全在云端完成，并配合錯誤緩解機(jī)制減少錯誤幾率。系統(tǒng)還使用到Qiskit Runtime以實(shí)現(xiàn)顯著的速度加成。
整個計算過程需要在經(jīng)典計算機(jī)與量子計算機(jī)之間完成48億次量子電路傳遞。研究人員將這項(xiàng)任務(wù)定義成量子線路問題，由量子計算機(jī)進(jìn)行評估，再由經(jīng)典計算機(jī)更新以找尋最優(yōu)解，之后把結(jié)果發(fā)回量子計算機(jī)執(zhí)行新一輪運(yùn)算。整個過程將不斷重復(fù)，直到找出最終答案。
除了算法層面的改進(jìn)之外，硬件速度與質(zhì)量在減少迭代次數(shù)上也起到了至關(guān)重要的作用。處理器性能的改進(jìn)能夠?qū)⒚看嗡惴ǖ枰闹貜?fù)電路運(yùn)行次數(shù)削減至十分之一。
控制系統(tǒng)的質(zhì)量與速度提升則有望帶來更好的讀出性能與更短的量子比特重置時長，將每個批量電路的執(zhí)行時間由1000微秒縮短至70微秒。
最重要的是，這個案例再次凸顯出速度指標(biāo)在量子計算探索中的重要意義。高達(dá)48億次量子電路運(yùn)行意味著我們必須著力提升電路的可復(fù)用率。
可以看出，量子速度這項(xiàng)核心指標(biāo)甚至直接決定著實(shí)驗(yàn)是否具備現(xiàn)實(shí)意義。如果重量比特寄存器的重置時長能控制在幾微秒范圍，那么實(shí)驗(yàn)只需幾個小時就能完成；但如果重置需要幾毫秒，則需要近一年的運(yùn)算才能獲得結(jié)果。研究人員顯然不會支持那些要等上一年才有答案的模擬實(shí)驗(yàn)。
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