美国时间3月5日，谷歌研究博客（GoogleResearchBlog）投下一颗深度炸弹——Bristlecone，这是一颗72量子比特的量子芯片。 Google谷歌的Bristlecone的量子芯片采用了一种新的架构，可以让单个阵列上的72个量子位进行重叠设计，将两个不同的网格放在一起。▲左边是谷歌最新的72位量子处理器Bristlecone。右边是一个插图：每个“X”代表一个量子比特，量子比特以线性阵列连接 谷歌使用所谓的量子纠错（QuantumErrorCorrection）纠错的专用过程优化了Bristlecone，以最大限度地降低错误率。正是谷歌的设计，让Bristlecone量子芯片在达到72个量子比特的同时，实现了1%的错误率。 一时间，科技圈炸开了锅，因为这意味着谷歌可能是实现量子计算赛道的领跑者（更多通俗易懂的关于量子计算机的报道，请参考：量子计算机破译所有的东西有多可怕一秒钟内世界上的密码！）。 毕竟，上周在旧金山举行的IBMInauguralIndex开发者大会上，IBM展示了它的50量子位原型和内部结构图。 这个72量子比特的量子芯片到底是什么意思？这并不意味着谷歌创造了一台72量子比特的量子计算机，但它离这个目标又近了一步。任重而道远，技术圈不要太兴奋。从72量子比特芯片到72量子比特量子计算机，还有很多障碍需要克服。例如，一台超级计算机所能模拟的最大量子比特数是46个量子比特，而72个量子比特（Random-AccessMemory，随机存取存储器）所需的RAM比46个量子比特大数百万倍。 谷歌或用Bristlecone实现量子霸权 2017年11月谷歌量子计算专家JohnMartinis在接受《自然》杂志采访时提出，当一台量子计算机拥有50个量子比特左右时，其计算能力和速度将超越世界上任何一台计算机，它可以解决经典计算机无法解决的问题。 因此，业界也将达到50个量子比特的计算机称为实现了“量子至上/量子至上（QuantumSupremacy）”，即拥有50个量子比特的量子计算机优于目前任何经典计算机。 然而，要实现量子霸权，仅仅达到大量量子比特是不够的。量子比特的低错误率至关重要，否则会影响计算结果。只有足够的量子比特和足够低的错误率才能实现真正实用的量子计算机。 根据谷歌的说法，实用的量子计算机的最小错误率必须在1%以内并接近100个量子比特。从此次公布的Bristlecone量子芯片来看，谷歌似乎已经达到了这个目标。Bristlecone量子芯片达到72个量子位，错误率为1%，单量子位门错误率为0.1%，双量子位门错误率为0.1%。0.6%。▲科学家MarissaGiustina在圣巴巴拉的量子AI实验室安装了Bristlecone芯片 谷歌在宣布Bristlecone的谷歌技术博客中表示：，它将能够在一个定义明确的计算机科学问题上超越经典超级计算机，这是一项成就被称为量子霸权。这些随机电路在量子比特数和计算长度（深度）方面都必须很大。 没有人达到这个目标，但我们预测量子霸权可以用49个量子位、超过40个电路深度、两个量子位错误率低于0.5%来实现。我们相信，量子处理器超越超级计算机的实验演示将是该领域的一个分水岭，它仍然是我们的重点目标之一。” 谷歌此前表示，将在2017年做出49比特的量子芯片，实现“量子至上”（QuantumSupremacy）。量子霸权，也称为量子优势，意味着量子计算机可以比世界上最快的超级计算机更快地执行一些定义明确的科学问题。 谷歌宣布将在2017年打造49量子比特的量子芯片后不久，IBM建议对于某些量子应用，可能需要56或更多的量子比特才能证明量子霸权。而谷歌似乎有意打消所有疑虑，所以现在它推出了72量子比特的量子芯片，并从49量子比特的量子计算机直接转向72量子比特的量子计算机。 谷歌的量子霸权之路 谷歌宣布研发出低错误率、72量子比特的量子芯片Bristlecone，正在向72量子比特量子计算机的实现迈进，虽然72量子比特非常令人兴奋兴奋，但从量子芯片到量子计算机，谷歌还有很多工作要做。 2017年12月，来自德国于利希超级计算中心、中国武汉大学和荷兰格罗宁根大学的研究人员宣布，他们打破了量子比特数的世界纪录。 该团队能够在一台超级计算机上模拟出46个量子比特，打破了之前45个量子比特的记录。虽然45和46个量子位之间的差异可能看起来很小，但每个额外的量子位的要求呈指数级增长。通常，在其他条件相同的情况下，每增加一个量子位，内存需求就会翻倍。 因此，目前最强大的超级计算机只能模拟46个量子位，并且通常需要为每个需要模拟的新量子位加倍存储需求。 因此，要模拟一台72量子比特的量子计算机，我们需要数百万倍的RAM（Random-AccessMemory，随机存取存储器），也就是2（72-46）次幂。外媒Tom'Hardware认为，我们可能无法在超级计算机中实现如此大的RAM容量。 如果谷歌正在研发的72量子位量子计算机可以比我们最强大的超级计算机更快地运行任何算法，那么量子霸权时代就会到来。对此，谷歌也表示：“我们对使用Bristlecone实现量子霸权持乐观但也持谨慎态度。” 量子计算的未来 根据谷歌的说法，当我们能够达到0.1-1%的错误率和数十万到数百万的量子比特时，量子计算机将非常有效地解决实际问题。很有用。一台理想的量子计算机至少要有数百万个量子比特，错误率要低于0.01%，这个目标可能需要几十年才能实现。 而在取得这样的成果之前，我们可能会开始看到量子计算机的一些非常“惊人”的应用。例如，外媒Motherboard认为，当量子计算机拥有4000个量子比特时，就有可能摧毁大部分现有的密码学（如区块链）。如果量子计算机继续以目前的速度发展，我们或许可以在十年左右的时间内实现这一目标。
