如何评价 Google 宣称率先实现量子霸权？ _小知识

图片：TheDigitalArtist / CC0

文章插图

文章插图
少司命，科研菜鸡毫无疑问的是，这会是量子计较范畴一个里程碑一样的大新闻.
9月20号方才看到这个动静，据说是NASA发布到官网上尔后又敏捷删失落，可是内容已经在网上大规模传播开了。文章[1]写的很是简单易懂，我尽量用简单的说话陈述一下这个新闻的本家儿要内容吧(蹭热度)，若是没有任何布景可以只看加粗字体部门。若是哪里禁绝确接待斧正弥补。
起首一个概念，所谓的quantum supremacy，有人翻译为量子优势也有人翻译为量子霸权，一般指的是量子计较在某一个问题上，可以解决经典计较机不克不及解决的问题或者是比经典计较机有显著的加快(一般是指数加快) 。
回到文章，在硬件方面，谷歌家一向用的是超导电路系统，这里是54个物理比特(transmon)排当作阵列，每个比特可以与临近的四个比特耦合在一路，耦合强度可调(从0到大要40MHz)，什物图和示意图别离如下。

文章插图

文章插图

有了硬件就要权衡其机能的黑白，所以起首要知道对这些量子比特进行操作时发生错误的概率(error rates) 。 这里他们用cross-entropy benchmarking (XEB)的方式测量这些error 。 XEB早就有了我记得google在本年3月会议时辰就讲过，跟randomized bechmarking很像都是加一系列随机的门操作，然后从保真度衰减旌旗灯号中提掏出error rates. 下图是他们最终获得的成果，在没有并行时辰单比特0.15%的错误率其实不算高，而双比特0.36%的错误率e2有0.36%则还不错，像google另一个18比特的Gmon18我记得两比特的有0.8%.

文章插图
下面是文章最主要的部门，google在多项式时候内实现了对一个随机量子电路的采样，而在已知的经典计较机上需要的时候则很是很是之久，像文中实现的最极端的例子是，对一个53比特20个cycle的电路采样一百万次，在量子计较机上需要200秒，而用今朝人类最强的经典的超等计较机同样环境下则需要一万年。亦即在这个问题上，量子实现了对经典的超越。这里的cycle指的是对这些比特做操作的数量，一个cycle包含一系列单比特操作和双比特操作，可以近似理解为电路的深度(circuit depth) 。对于最大的电路，即53个比特20个cycle的环境，在量子处置器上做一百万次采样后获得XEB保真度大于0.1% (5倍置信度)，用时大要200秒. 而要在经典计较机上模拟的话，因为比特数量良多整个的希尔伯特空间有