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IBM聲稱量子電腦大突破,且進入實用階段,兩年後有機會打敗傳統超級電腦

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科技產業資訊室 - 友子 發表於 2023年6月27日
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圖、IBM聲稱量子電腦大突破,且進入實用階段,兩年後有機會打敗傳統超級電腦

IBM距離實現具有真正實用性的量子電腦又近了一步,該電腦在某些工作負載中的性能優於傳統電腦。其使用帶有127個超導量子位元的量子Eagle處理器來創建糾纏態,並模擬材料模型中的自旋動力學並準確預測其磁化強度等特性。

當今最強大的超級電腦可模擬複雜天氣模式和恆星誕生,目前量子電腦仍處於理論實踐和可操作雛型的發展階段。如今投入大量資源研發量子運算技術的IBM聲稱取得了重大突破,並在科學期刊Nature分享研究報告。

量子運算利用量子糾纏(entanglement)、疊加(superposition)等量子特性來加速運算。例如,量子位元可以不像傳統電腦位元只能為0或1,而 是同時為0和1,即兩個狀態同時存在。

量子電腦運算速度非常快,但問題是無法產生一致結果,也產生很多錯誤答案。谷歌在2019年宣稱擁有量子霸權,稱數位電腦必須進行數千年運算才能完成,但後續分析顯示,如果再多點時間,傳統電腦也能做同樣效果。因此,IBM主張不是速度,而是可靠性。換言之,若要讓量子電腦發揮作用,必須每次都給相同答案,而IBM錯誤緩解技術邁出一大步。

這些團隊將IBM的127量子位元Eagle晶片與Lawrence柏克萊國家實驗室和普渡大學的超級電腦進行了比較,以應對日益複雜的任務。通過更簡單的運算,Eagle每次都能與超級電腦的結果相匹配。這表明即使有雜訊,量子電腦也能產生準確的結果。但它的亮點在於其容忍規模的能力,從理論上講,逆向的結果比當今最先進的矽電腦晶片所能達到的結果準確得多。

其核心是降低雜訊的後處理技術。 類似於看一幅大畫,該方法忽略了每個筆觸。 相反,它專注於繪畫的一小部分,並抓住了藝術品的一般要點。這項發表在Nature期刊上的研究並沒有追求量子優勢,即量子電腦理論上可以比傳統電腦更快地解決問題。相反的,它表明今天的量子電腦,即使不完美,也可能比預期更快地成為科學研究的一部分。換句話說,我們現在已經進入了量子效用領域。

這項研究仍然是一個概念證明。儘管它表明後處理軟體ZNE可以減少127量子位元系統中的錯誤,但仍不清楚該解決方案是否可以擴展。隨著 IBM將於2023年發布的1,121量子位元Condor晶片組,錯誤緩解策略可能需要進一步測試才能得知。

畢竟,IBM認為,有朝一日量子電腦將有助於應對各種挑戰,包括製造更高效的電池、研製新藥,甚至設計更好的肥料。如果一切順利,這一期望有機會於2年後達成,成為真正改變世界的量子電腦。(925個字;圖1)


參考資料:
IBM Says It's Made a Big Breakthrough in Quantum Computing. Yahoo Finance, 2023/06/16.
IBM says quantum processors are beginning to provide utility beyond classical methods. TecSpot, 2023/06/19.
An IBM Quantum Computer Beat a Supercomputer in a Benchmark Test. Singularity Hub, 2023/06/20.


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