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【文末掃碼關(guān)注微信公眾號(hào)“科工力量”，中國(guó)工業(yè)科技新聞的權(quán)威觀察家】

日前，谷歌宣布推出一款72個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī)Bristlecone，超越了之前IBM最新曝光的50個(gè)量子比特量子原型機(jī)。在量子比特?cái)?shù)目上達(dá)到全球第一。由于“量子”概念被媒體炒得火熱，量子計(jì)算機(jī)受到了媒體和資本的熱捧，國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)都紛紛宣布自己在量子計(jì)算方面取得的成績(jī)。

不過(guò)，這里所謂的“通用量子計(jì)算機(jī)”的稱(chēng)呼，其實(shí)是具有較大水分的，國(guó)內(nèi)外科研單位和公司開(kāi)發(fā)的量子計(jì)算機(jī)都僅僅是功能有限的專(zhuān)用機(jī)，而非標(biāo)準(zhǔn)量子計(jì)算機(jī)。雖然一些國(guó)內(nèi)外頻頻傳來(lái)量子計(jì)算機(jī)研制方面的好成績(jī)，而且谷歌也給Bristlecone冠以“通用量子計(jì)算機(jī)”的名頭，但要制造出性能超越如今經(jīng)典計(jì)算機(jī)，具備通用性的標(biāo)準(zhǔn)量子計(jì)算機(jī)，依舊是任重而道遠(yuǎn)。

國(guó)內(nèi)外研發(fā)機(jī)構(gòu)紛紛發(fā)布各自取得的成績(jī)

近年來(lái)，關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的各種新聞不絕于耳，中科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)，美國(guó)IBM公司、Intel公司先后開(kāi)發(fā)出了量子計(jì)算原型機(jī)。

在2018年2月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地制備了半導(dǎo)體六量子點(diǎn)芯片，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體體系中的三量子比特邏輯門(mén)操控。與此同時(shí)，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院與阿里云發(fā)布11比特的云接入超導(dǎo)量子計(jì)算服務(wù)。

不過(guò)，半導(dǎo)體量子芯片的路子不被國(guó)際主流看好，主要是擴(kuò)展性方面存在一些短板，郭光燦院士團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展系統(tǒng)的難度非常大。相比之下，低溫超導(dǎo)系統(tǒng)因其具備非常好的擴(kuò)展性，被業(yè)內(nèi)廣泛看好。之前介紹的IBM、谷歌、英特爾和潘建偉院士團(tuán)隊(duì)的方案都是基于低溫超導(dǎo)系統(tǒng)的方案。

IBM量子計(jì)算原型機(jī)

現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)無(wú)法取代經(jīng)典計(jì)算機(jī)

也許有人會(huì)說(shuō)，50個(gè)量子比特就可以實(shí)現(xiàn)量子制霸，英特爾和IBM都已經(jīng)達(dá)到量子制霸的門(mén)檻了，而谷歌都已經(jīng)做到72個(gè)量子比特了，那么，為何說(shuō)現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)無(wú)法取代經(jīng)典計(jì)算機(jī)？

原因就在于全球沒(méi)有任何一家機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)一位邏輯比特的編碼，這是什么意思呢？

量子比特分為物理比特和邏輯比特。由于噪聲的客觀存在，以及物理比特的穩(wěn)定性存在一定瑕疵，因而只能通過(guò)對(duì)數(shù)個(gè)物理比特做冗余處理，最后生成了一個(gè)邏輯比特。一般來(lái)說(shuō)，噪聲越小的系統(tǒng)就可以使用越少的物理比特編碼一個(gè)邏輯比特。相對(duì)于物理比特，邏輯比特有較好的容錯(cuò)特性。

那么，到底要多少個(gè)物理比特才能通過(guò)編碼形成一個(gè)邏輯比特呢？

來(lái)自哈佛大學(xué)的量子物理學(xué)家阿蘭·阿斯普魯古茲克預(yù)計(jì)在現(xiàn)在的技術(shù)水平下大約需要上萬(wàn)個(gè)實(shí)際量子比特才能做出一個(gè)邏輯比特。隨著技術(shù)進(jìn)步，這一數(shù)字可能會(huì)降低到只需要幾千個(gè)甚至數(shù)百個(gè)。

德國(guó)柏林自由大學(xué)的學(xué)者埃斯特認(rèn)為現(xiàn)在大約800個(gè)物理比特就能夠構(gòu)建一個(gè)邏輯比特。

因此，雖然IBM、谷歌、英特爾做出了49、50、72個(gè)物理比特的原型機(jī)，但如果想要做出邏輯比特，目前物理比特的數(shù)量還是不太夠用的。