DARPA將訂定量子資訊系統價值的衡量指標
科技產業資訊室 (iKnow) - Lisa & May 發表於 2021年4月7日
圖、DARPA將訂定衡量量子資訊系統價值的指標
雖然，量子運算的研究仍在快速進行，但量子電腦可能還需要十年或二十年才能實現。量子電腦有朝一日將徹底改變資訊的處理方式，涉及從藥物研發、先進電池、機器學習到密碼學等的應用。然而，目前缺乏了一個有意義的衡量標準，對大型量子電腦進行量化衡量實現後的實際效用或效率。
最近，美國國防高等研究計劃署（DARPA）宣佈了量子基準計畫（Quantum Benchmarking program），目的是重新訂定量子運算指標，以測試並評估達到關鍵性能水準所需的量子和經典資源。建立量子技術的衡量基準，可以有效的引導未來的相關研發投資。
量子基準關注的是：人們如何知道建造一台真正的大型容錯量子電腦是否會徹底改變一個行業？預計在未來幾十年內，企業和政府的研究人員大規模投資量子運算，DARPA不希望機構再建造完量子系統後，才試圖弄清楚它的實際效用。
為大型量子電腦訂定有效的衡量標準並不是一件簡單的事情。目前的量子運算研究存在嚴重的孤島現象，主導研究的公司和機構往往對其工作進行保密。如果沒有共同認可的標準來量化量子「突破」（breakthrough）的效用，就很難知道量子研究資金所實現的價值。
量子基準測試項目具有兩個技術領域：硬體不可知的方法(hardware-agnostic approaches)和特定於硬體的方法(hardware-specific approaches)。DARPA希望建立量子衡量基準來解決三個難題，並預測量子電腦的效用：
第一個難題是重塑關鍵指標。量子電腦專家並不是未來將被量子電腦取代的系統的專家，因此需要建立新的專業團隊來評估當前技術與量子能力之間的差距。數以百計的應用將需要被濃縮成10個或更少的衡量基準，且度量將需要多維度的範圍。
第二個難題是創建一個採用這些衡量基準的量子電腦測試環境，以便大規模的對經典計算難以解決的計算進行測試。
第三個難題是估計不同研究所需的資源。研究人員需要優化和量化高階資源（類似於電腦的前端編譯器），將演算法映射到下級的硬體（類似於經典電腦的後端編譯器）。最後對下級資源進行優化和量化（相當於經典電腦的電晶體、閥、邏輯、控制和記憶體）。
DARPA表示，如果成功，這些衡量基準將引領量子電腦發展。(704字；圖1)
參考資料：
DARPA to Develop “Yardsticks” for Measuring Value of Future Quantum Information Systems. The Quantum Daily, 2021/4/3.
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