甲子光年-2022量子技术全景展望.pdf

巨额投资创造了越来越多的量子独角兽企业。中国在光子和超导量子比特方面的进步引起世界关注。离子阱因逻辑量子比特的演示而大放异彩。但是谁能在建造实用量子计算机的竞赛中获胜呢?

我们应该从哪里开始评估最重要的量子硬件发展?不同量子比特平台面临的挑战和机遇差异显著。我们越来越需要了解每家公司优先考虑的目标,以及它们之间的相互关系。参与者是否都能顺利地实现自己的量子路线图?

容错量子计算机(FTQC)——早期容错量子计算机的新兴标准是一种具有100万物理量子比特的设备,运行表面码(或类似)纠错,以提供多达 1000个逻辑量子比特。为了实现这一点,假设双量子比特(2Q)门保真度达到99.9%以上,并且量子比特相干寿命足够长,以至于它们不会支配错误预算。为了实现这一目标,公司需要证明他们可以从根本上扩大技术规模。具体的挑战因量子比特平台而异,但看起来并不容易:制造公差、过度的控制布线/激光对准复杂性、串扰/校准、热负载和冷却性能、量子互连以及用于控制和纠错的经典处理的延迟。在大多数方法中,创建”魔法态”(magic state)(支持通用门集所需的资源)看起来像是一个关键瓶颈。

含噪声中等规模量子(NISQ)——一些参与者强调使用更适度、嘈杂、中等规模的量子设备可能会更快实现。这避免了量子纠错所需的巨大开销,而是寻求在少量步骤(浅电路深度)完中成计算,以便每个物理量子比特门引入的错误不会变得难以处理。认为,门模型量子计算机要在实际应用中获得广泛的量子优势,可能需要99.99%+的2Q保真度。增强的甚至是针对特定问题的量子比特连接也可能非常重要。将需要与经典处理进行低延迟集成。

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