一份蓝图：量子计算机该如何走向实用时代？
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考虑到这些限制，预计未来一段时间，这类包含数百个量子比特的系统将主要作为常规超级计算机的加速器方案。量子计算机在处理特定任务时速度更快，能够将结果返回给超级计算机以供进一步处理。从某种意义上讲，这样的量子计算机类似于笔记本电脑中的GPU，专门用于完成矩阵求逆或者初始条件优化等CPU不太适合处理的任务。 在量子计算机的下一发展阶段，应用层的构建将越来越轻松。数字处理层同样相对简单。但是，构建QPU的三个层才是真正的核心难题，现有制造技术也无法产生完全一致的量子比特。因此，不同的量子比特之间必然存在略有差异的属性。这种异质性又要求QPU中的模块层做出针对性的适应。这就带来了定制化需求，并导致构建QPU的流程难以大规模扩展。要想开发出规模更大的量子比特系统，首先需要消除模拟层的定制化需求，同时找到可行的控制信号与测量信号多路复用方法。 要在未来五到十年内显著提升量子比特数量，研究人员必须首先找到成熟的多路复用方案，确保他们能够在设备上提升纠错功能。这种纠错功能的基本思路很简单：不再将数据保存在单一物理量子比特中，而是将多个物理量子比特组合为同一个经过纠错的逻辑量子比特。
目前正处于试验阶段的量子比特分为多种类型，包括超导电路、自旋量子比特、光子系统、离子阱、氮空位中心等等，我们还不清楚哪一种最适合用于创建大规模量子比特系统。无论哪种方法最有效，可以肯定的是要打造出通用型量子计算机，我们至少需要能够封装并控制数百万个量子比特（甚至更多）。 这就引出了新的疑问：这一切真能实现吗？数百万个量子比特必须由连续的模拟信号精准控制。很难，但并非完全不可能。我和其他研究人员经过计算后发现，如果能够将设备质量提升几个数量级，即可实现对纠错控制信号的多路复用，模拟层的设计将因此变得简单明了，数字层则可直接管理这套多路复用方案。以此为基础，未来的QPU将不再需要数以百万计的数字连接——只需要数千甚至数百条即可，现有IC设计与制造工艺已经完全能够实现。 更大的挑战可能来自测量方面：在量子计算机上，芯片每秒需要执行数千次测量。这些测量操作在设计上不应干扰量子信息（直到计算结束，这些信息才会真正呈现），同时能够发现并纠正期间出现的任何误差。要以这样的频率测量数百万个量子比特，无疑要求我们彻底升级现有测量原理。 （编辑：西安站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
