【QC科普】實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的效率保證——全連接
Q什么是全連接?全連接意味著什么呢,?
想象一下,,在工作中,如果你只能和工位邊上的同事單線聯(lián)系,,那你倆所能處理的工作就不會太復雜,。
當前,,多數(shù)量子計算技術就與此類似,只有物理上彼此相鄰的量子比特才能進行交互,。
如果希望量子計算機的運行和人們?nèi)粘9ぷ饕粯?,每個人可以直接和任一同事交流溝通,而不借助中間人,,則需要量子比特具備全連接(Full Connectivity )的特性,。
全連接意味著任何量子比特都可以與任何其他量子比特直接交互,而無需借助中間量子比特,。
離子阱量子計算是當前少數(shù)能夠實現(xiàn)量子比特全連接操控的技術路線之一,,其能以更少的步驟解決問題,從而高效利用量子比特有限的相干時間,。
量子計算,,全連接很重要
QUANTUM COMPUTING
量子比特是量子計算的基本信息單元,只有當足夠數(shù)量的量子比特相互協(xié)作時,,量子計算機才能發(fā)揮其顛覆性的并行計算能力,。
而在量子計算中,我們經(jīng)常需要讓不同的量子比特之間進行相互協(xié)作,,以執(zhí)行特定的計算任務,。
全連接提供了直接的通信路徑,使得我們可以更容易地在量子比特之間傳遞信息,,這對于實現(xiàn)一些量子算法非常關鍵,。如果量子比特之間不能直接交流,那就像兩個人無法直接說話,,需要其他人層層傳話,,既浪費資源,效率低下,,傳話中還容易發(fā)生錯誤,,使得信息被曲解或者丟失。
更致命的是,,在經(jīng)典計算機中,,不同模塊之間效率低下的通信可能只會導致計算速度下降,但對于量子計算機來說,,低效的計算通信可能會直接導致計算無法完成,。
這是因為,量子計算機中的量子比特非常脆弱,,很容易受環(huán)境影響,,”壽命“有限。每一次計算必須在有限的壽命(相干時間)內(nèi)完成,否則量子比特內(nèi)的信息就會丟失,,計算結果發(fā)生錯誤,。
所以,如果量子計算機具備全連接的特性,,那么量子比特之間就能互相高效的通信并進行計算,,這種量子計算機在同樣比特數(shù)下就具備了執(zhí)行更復雜算法的能力,加速大規(guī)模的通用量子計算的到來,。
ION I離子阱量子計算機的真空腔與阱系統(tǒng)
助力高效計算,!離子阱量子計算的全連接特性
目前,主流的量子計算技術路線中,,只有離子阱量子計算和中性原子量子計算路線能夠方便實現(xiàn)全連接,。其中,中性原子量子計算的相互作用隨距離衰減很快,,只能在小范圍實現(xiàn)全連接,。而離子阱量子計算通過先進的光控技術,可以利用任意兩個量子比特之間的相互作用做到量子糾纏,,達到全連接的控制效果,。這也是離子阱量子計算的獨特優(yōu)勢。
國儀量子的ION I離子阱量子計算機使用被束縛的離子作為量子比特,。在ION I中,,離子可以通過離子共享的振動模式來傳遞信息,哪怕彼此并不相鄰,,甚至間隔較遠,。ION I實現(xiàn)了任意兩個離子間的信息互連互通,讓量子計算更加靈活,,極大的提高了計算效率,,為解決一些復雜問題提供了可能性。
準備交付中的ION I離子阱量子計算機
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