量子コンピューティング - 平均的な人は、いくつかの遠くの用語は、今、あなたはまた戦いに行くと、その不思議な魅力を体験することができます。
3月22日、量子情報と量子イノベーションインスティテュート、合肥における科学技術の中国科学院が開催された量子情報科学量子中国科学院科学技術の革新のための研究所、アリの雲や他のユニットにより、2018年の年次総会（以下「量子イノベーションインスティテュート」と呼びます）公式にIBMが公開する10ビットシステム量子コンピューティングクラウドサービス以上のものを提供する世界第二の後にある行に発表された11ビットの超伝導量子コンピューティングクラウドプラットフォームの共同研究・開発。ユーザーが唯一の特定のインターフェイスを介して、この量子コンピュータにアクセスする必要がある、あなた実行すると、ハードウェアの観点から、安定性と加速量子コンピューティングを検証するために設計された量子量子コンピューティングクラウド開発プラットフォームによって与えられた計算結果を取得する必要がある、文化産業のエコシステムながら、量子コンピューティングを推進する量子ラインをアップロード工業化。量子コンピューティングの理論家の大多数のために、このクラウドプラットフォームの利点、科学愛好家のための彼らの研究やシミュレーションのためのより多くのサポートを提供するため、また近い研究である、量子コンピューティングを理解します科学の位置。
現時点では、正確にはクラウドで完全なバックエンドのコンピューティング体験の古典的なシミュレーション環境と実際の量子プロセッサを達成した量子11ビット・コンピューティング・サービスを操作し、ユーザーが唯一の超伝導量子プロセッサ内の特定の要件を満たすためにカスタムを実行することはできません様々な量子線、および業績をダウンロードするだけでなく、古典的なシミュレーション計算により、試験結果と比較するための量子プロセッサは、シングルビットゲート量子プロセッサの忠実度は、平均94.9ドアダイビットの99.7％を平均することを示します％。 超伝導量子コンピューティングとは何ですか？
今日では、様々なタイプを保持している我々の手には、コンピュータのトリックは、実際には、統合されたトランジスタの基本単位、情報0または1を表すために使用される各トランジスタであり、論理演算の様々なを通じて、私たちが手助けしたいです希望の結果。
しかし、統合はまた、常に、物理的な限界があり、特に、（例えばファクタリングなど）特定の複雑な問題に対処し、既存のコンピュータの処理時間がアップされる可能性があるため、集積密度チップの。ニーズを計算するデジタル時代の人々の情報の指数関数的な成長に追いついていませんそれは何十万年もかかるでしょう。
30年前に、科学者は計算の新しい方法を提案した - 伝統的なバイナリ演算論理「埋め込み」量子系、重ね合わせの量子原理を、そのよう重ね合わせ状態を量子ビット0および1が、ビット数として、そのようストレージとコンピューティングを増加させる能力が飛躍的に増加します！
私たちが想像できますか？この指数加速を理解するためにどのように、古典コンピュータ用に、一度に2ビットは4つの可能性にのみ00、01、10、11を表すが、量子コンピューティングであり、我々ができ、同時に2つの状態を2 ^ N操作、換言すれば、00、01、10および11：2ビットユニットは、4つの値を収容することができます。
中国は、あなたが、量子コンピューティングながら、神秘的な迷路ゲームをプレイするようなものです、ターゲットを見つけるのは難しいです道路のフォークのフォークに迷路を複雑にしている「Qiluwangyang」という言葉を、持っている、それははるかに使用することができますキュビットは、同時に、倍増を錯覚させ、同時に、非常に短時間で多くのマイルストーンや完了したタスクのターゲットを探しました。
この美しいアイデアを実現することが期待されるすべてのシステムで、超伝導はユニークな利点のためにほとんどの科学者の支持を得ています。
超伝導を持ち上げて、我々は「何の抵抗」。実際には、ジョセフソン接合が存在呼ばれている超伝導体の多くの素晴らしい性質が大幅に超伝導の用途を拡大し、さらには新しいものを開発し、存在しているんだと思います件名 - 超伝導。
ジョセフソン接合は、この現象のBDジョセフソンによって1962年に予測されるような極薄の絶縁層のためのクーパー対トンネリング二超電導体の中間として、弱い2つの超電導体が何らかの方法で接続されている場合は何？です、その後、超伝導電流は、二つの超伝導体との間に発生すると、それは電圧で終わる場合、接合を流れる電流は超伝導電流、周波数に比例し、振動を交流電圧になり、さらに、もし閉ループに接続された2つのジョセフソン接合、適切な大きさにバイアス電流は、超電導電流は、干渉計の中間フィールドによって変調される。この電圧、電界レギュレータパフォーマンス関連の豊富な、科学者が思うようにこれを量子回路で使用するには、従来の回路でPN接合の役割を果たす必要があります。
例えば、ある条件のもとで、量子インダクタとしてジョセフソン接合を使用すると、エレクトロニクスがいくつかのフロアを持つ大きなヴィラを持つように、電子は量子化された不等エネルギーレベルシステムで動作します。 - 1階に住むことができ、2階に住むことができます。幸せなら、同時に2階に住むことができます。0と1のエネルギー差に等しい周波数のマイクロ波を適用する限り、0レベルで簡単に「生きる」ことができます。超伝導回路の損失のない性質と相まって、1レベル制御により、長いコヒーレンス時間で量子コヒーレンスを達成することができる。
実際の超伝導量子回路は次のようになります。
次に、キュビットの状態は、ビットから分離されたキャビティ（図のLrおよびCrで示される）によって読み取られる。ビットの結合により、キャビティの共振周波数はわずかに移動し、ビットの状態に応じて、ビット状態を読み取るためにキャビティの共振周波数付近の信号を測定するだけでよい。
最後に、複数のビットが、超電導量子プロセッサによって使用されるサンプルである隣接するコンデンサを介して結合される。
このように超電導電子が古典回路と似ているかどうかは、実際のところ、既存の半導体チップ処理技術に基づいた処理技術も多く、超伝導量子コンピューティングでもあります。量子コンピュータを「大型冷蔵庫」に入れた超伝導量子コンピュータは非常に壊れやすいシステムであり、熱雑音の異常に特に敏感です。量子コンピューティングは電子技術に基づいています。 0レベルと1レベルの操作で生きるこのキュビットのエネルギー準位は非常に小さく、約48〜960mKの温度にしかならず、わずかに高い温度では超伝導体の内部で損失が生じるので、コンピュータは非常に低い温度に保つために専用の大型冷蔵庫が必要です。
この特別な大型冷蔵庫は、私たちの家庭用冷凍庫のように、ヒートポンプでもなく、He3 / He4混合液体の吸熱相を利用してHe3を希釈して冷却します。 He3を希薄相で連続的に抽出すると同時に抽出されたHe3を濃縮相に戻すことにより、連続的に吸収する冷凍冷凍サイクルを生成し、10mkの低温に維持することができる。
超伝導量子計算
量子コンピューティングの見通しについては、業界は、一般的に、ユニバーサル量子コンピューティングを達成するために以下の条件を達成する必要があると考えている。
1.キュビット状態を単純な参照状態（例えば、000 ...>状態）に初期化する能力、3.ゲート動作時間よりもずっと長いデコヒーレンス時間、4。グループ共通操作ゲートセット; 5.ビットの効率的な測定を行うことができます。
超伝導量子コンピューティングでは、従来の半導体プロセスとの互換性のため、Google、IBM、NASAなどの商業巨人がこの複雑で難解なコンピューティング分野を展開しました。
量子コンピューティングの見通しについては、主流のビューでは、正確に一定数以上の量子ビットを操作することができれば、量子コンピュータが特定のタスクに追いつくために、古典的なコンピュータを作ることができるようになります、ということです、それはどれよりも、限られたスペースや時間制約の中で、と言うことです古典的な台湾のコンピュータはずっと良くなっています。これはカリフォルニア工科大学の物理学者John Preskilによって提案された量子覇権です。
Googleは「量子覇権」の概念の開業医として、最高の量子技術を超伝導に蓄積さを持って、提案したアルゴリズム、Googleは量子ランダムなラインを推定し、この数の量子ビットの量子覇権は、「程度49'1です。
昨年10月、Googleの競合企業 - 米国arXivのでIBMは、49ビットの27本のラインの深さを達成し、56ビットの深さは23シミュレーションのクラシックラインであると主張する記事を掲載した「2」、49ビットfar意図を証明するために量子覇権を実現することはできず、49ビットを使った量子覇権を実現するというGoogleの計画を覆すことができます。
IBMの挑発はすぐに顔に、Googleの平手打ちだった。2ヵ月後、Googleはまた、arXivの中のフォローアップ記事は、等しく重要量子深ラインも考慮する必要がある量子ビット数は、量子覇権の一の側面であることが指摘されている。グーグルは、引用しましたGoogleはさらに達成49量子ラインの深さが異なる量子ビットの数を与えながら、文脈が明確に、49の量子ビットの数を言及したので、彼らは最初の「1」が提案するとIBMが壊れていない量子覇権ロードマップ、異なる線深さでの詳細なテスト結果は、量子回路の深さがわずか19であれば、たとえ100キュビットに達しても、古典的に '3'とシミュレートできることを示しています。
「ネイチャー」のレポートは、私は紙が「量子覇権者らの実験の妥当性を損なうませんが、Googleは「量子覇権」「4」の前提をテストを計画していることを証明すること、MITコンピュータ科学と権威スコット・アーロンソン評価を対応マティーニを引用しました。
2017年12月に与えられたGoogleのデータによれば、量子ビットのために必要な古典的なコンピュータシミュレーション時間は、ビットの数と2つの指標の深さに密接に関連している。試験結果から、100個の量子ビットと古典シミュレーション、20の深さN場合、量子は、チップ上の量子ビットの数ということだけ言って、25行を持っており、45個の量子ビットの難易度の深さが似ているので、場合にのみ、量子ビットの発表の数について話すことはできません。これは、量子ビットのエンタングルメントのようなものです達成することはできません意味をなさない。量子回路の古典的なシミュレーションの面で、中国HKUST郭Guangcanのアカデミー会員がチームを率い、多くの国内グループのフォローアップ調査、22の深さを達成するための理論的なシミュレーションのための古典的なコンピュータの複雑な量子ビットラインを使用あります64ビット・ライン「5」の古典的シミュレーションこの結果は、2月22日に中国科学アカデミーの量子イノベーション・インスティテュートの年次ワーク・コンファレンスで発表されました。
つまり、既存の実験データは、それが今、どのコンピュータで、古典的であり、50以上の量子ビットの量子回路は、高い量子コンピュータの下で合理的な深さを有することができない、約束量子覇権を示している。この激しいですで競技会では、誰もが高い地面に自分の旗を立ててリードしたいと思っています。中国チームも例外ではありません。
昨年、中国教授パン偉と彼の同僚朱暁波、呂朝陽や他の共同浙江大学教授王Haohua研究会、10の超伝導量子ビットのエンタングルメントで初めての超伝導システム科学技術大学の「6」、およびこれに基づいて達成するために線形方程式の高速解法のための量子アルゴリズム '7'。
11のクラウドコンピューティングプラットフォーム、超伝導量子ビットの量子コンピューティングサービスは、シングルビット動作、操作およびダブル・ビットのマルチビットのリードを実現することができるとともに、この量子コンピュータ、量子人の最後の行は、中国初の自社開発、公開を提供することですテスト結果は、計算時間、忠実度、その他の重要なパフォーマンス指標とIBMの量子雲がかなりあることを示しています。
予備試験が配信されている間、チームは、2ビットのゲートが99％以上に増加した実験室の忠実度であったことが報告されており、量子将来の超伝導24ビットプロセッサは、研究者は、クラウドプラットフォームのパフォーマンスを改善していきますより多くのビット、より正確な量子コンピューティング・サービスをユーザーに提供します。中国科学院は、中国科学の執行副社長パン偉の技術大学は、量子コンピューティングは、画期的な意義を。量子力学は、第三次産業革命を生んだ、それが現在であると考えています大きなデータによってもたらされる計算能力のボトルネックを解決するための準備。
超高速コンピューティングパワーを用いた量子コンピューティング、特に、このような本当にこの大会では「スーパーコンピュータ」中国を越えて行くことが予想人工知能、量子シミュレーション、医薬品開発、量子最適化、などの問題を解決する能力は、独自のルートマップを持っています中国の科学者たちは、今後数年間で、量子覇権を達成するために50キュビットの操作を実現することを望んでいる。