Quantinuum H系列量子電腦實現性能指數性的提升

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科技產業資訊室 (iKnow) - 松勳發表於 2022年1月21日

圖、Quantinuum H系列量子電腦實現性能指數性的提升

由Honeywell提供支援的Quantinuum H系列量子電腦，性能持續以指數性的提升，量子體積(quantum volume)也再次躍升，這是量子電腦一項關鍵的性能指標。

量子體積是IBM引入的一種度量標準，用於衡量量子計算系統的整體能力和性能，而不考慮技術。因為量子位元的增加不見得能增加量子電腦的能力，其性能受到諸如量子位元數量、量子位元的連通性、閘保真度(gate fidelity)、串擾cross talk）、電路編譯器(circuit compiler)效率以及影響量子電腦的其他特性等因素之整體交互作用影響。所以量子體積考慮了所有這些因素，簡單來說，量子電腦設備必須優化某些量子電路，在多次運行後確定是否有高百分比的結果，且高於指定之水準，才能做為運算能力的標準。

去年(2021年)年底，Quantinuum報告說明，H系列量子電腦最的新版本H1-2量子體積測試達到了2,048，為目前量子電腦子體積測試最高，並設立了新的標竿。從2020年3月開始，H1機型量子電腦的性能，持續每年以10倍的速度增長。

隨著2020年秋季 H1機型的發表，Quantinuum開始對其設計方法進行即時演示。2020年10月推出第一個系統模型H1，稱為H1-1，量子體積基準為128。

2021年期間，Quantinuum根據Honeywell Quantum Solutions的核心硬體離子阱(ion trap)技術，由多個硬體組升級到H1-1，在2021年三月實現512量子體積測試的記錄，並在七月達到1024。同一時間，Quantinuum也悄悄地向客戶和合作者發表其第二代H1量子電腦，稱為H1-2。H1-2機型與H1-1使用相同的離子阱架構、控制系統設計、集成光學和光子學。

Quantinuum表示，H1量子電腦所達成的里程碑，是平均單一量子位元閘保真度(single-qubit gate fidelity)為99.996%，平均雙量子位元閘保真度(two-qubit gate fidelity)為99.77%，狀態準備和測量(SPAM)保真度為99.61%。他們運行了2,000個隨機生成的量子體積電路，每一個量子體積電路運行5次，利用標準優化技術，使每個電路平均產生122個雙量子位元閘。H1-2機型在69.76%的時間返回重輸出，高於2/3閾值，置信度為99.87%的運行下，成功地通過2,048量子體積的基準測試。

Quantinuum的方法，顯著之處是能夠提供運算能力近乎連續的升級，同時保持性能的一致。在運行深層電路和中間電路測量的複雜功能利用、量子位元再利用和條件邏輯等能力，都能夠可靠地獲得預期的結果。

Quantinuum認為其客戶和合作者皆是在深慮考量量子運算設計策略方法下的受益者。因為新一代的量子電腦，可以快速地運用在商業上，同時可系統性地升級，讓客戶可以立即獲得最新的升級。

Quantinuum是2021年由Honeywell Quantum Solutions 和 Cambridge Quantum Computing合併而成，為全球最大的獨立集成量子運算公司。而其發表的旗艦產品Quantum Origin，是世界上第一個量子增強型密鑰加密生成平台。

2022年將會是各企業開始探索量子電腦和量子技術商業化應用的潛力，預計將會對一些產業帶來的重大變化，並將產業推向數位量子化的風口浪尖。(954字，圖1)

參考資料：
Quantinuum Says Its System Model H1-2 First to Prove 2,048 Quantum Volume, 10X Increase In Under a Year. The Quantum Insider，2021/12/30
Demonstrating Benefits of Quantum Upgradable Design Strategy: System Model H1-2 First to Prove 2,048 Quantum Volume. Quantinuum News
Honeywell與Cambridge Quantum Computing合資成立量子公司。科技產業資訊室，2021/6/11
「量子體積」概念到底是什麼？不如稱為「量子密度」更貼切。Tech News，2019/3/19
IBM 再次將「量子體積」翻倍，量子電腦的算力以每年 2 倍的速度穩定成長！Tech Orange，2020/1/16

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