新型量子计算机将“量子霸权”记录打破了 100 倍，功耗降低了 30,000 倍

56 量子位 H2-1 计算机打破了谷歌 2019 年首次设定的“量子霸权”基准中的先前记录。

一款新型量子计算机打破了“量子霸权”的世界纪录，比谷歌 Sycamore 机器设定的基准测试性能高出 100 倍。 

量子计算公司 Quantinuum 的科学家使用新型 56 量子位 H2-1 计算机进行了各种实验，以对机器的性能水平和所用量子位的质量进行基准测试。他们于 6 月 4 日在一项上传到预印本数据库 arXiv 的研究中发表了结果。该研究尚未经过同行评审。

为了展示量子计算机的潜力，Quantinuum 的科学家们使用了一种众所周知的算法来测量量子位的噪声或容易出错的程度。 

得益于量子力学定律和量子位之间的纠缠，量子计算机可以并行执行计算，这意味着不同量子位的命运可以立即改变每个量子位其他。相比之下，经典计算机只能按顺序工作。 

向系统中添加更多量子位也会以指数方式扩展机器的能力；科学家预测，量子计算机有一天将在几秒钟内完成经典超级计算机需要数千年才能解决的复杂计算。 

量子计算机超越经典计算机的时刻被称为“量子霸权”，但要以实用的方式实现这一里程碑，需要一台具有数百万量子位的量子计算机。当今最大的机器只有大约 1,000 个量子位。 

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我们需要如此多的量子位来实现“量子霸权”的原因是它们本质上容易出错，因此需要很多量子位来纠正这些错误。这就是为什么许多研究人员现在专注于构建更可靠的量子位，而不是简单地向机器添加更多量子位。 

该团队使用所谓的线性交叉熵基准 (XEB) 测试了 H2-1 输出的保真度。 Quantinuum 代表在一份声明中表示，XEB 输出的结果介于 0（所有输出均无错误）和 1（完全无错误）之间。 

谷歌的科学家于 2019 年首次使用 XEB 测试了该公司的 Sycamore 量子计算机，证明它可以在 200 秒内完成计算，而当时最强大的超级计算机需要 10,000 年才能完成。他们使用 Sycamore 内置的 53 个超导量子位记录了大约 0.002 的 XEB 结果。 

但在这项新研究中，Quantinuum 科学家与摩根大通、加州理工学院和阿贡国家实验室合作，获得了约 0.35 的 XEB 分数。这意味着 H2 量子计算机可以在 35% 的时间内产生结果而不产生错误。 

Quantinuum 首席产品官兼剑桥量子计算创始人伊利亚斯·汗 (Ilyas Khan) 在声明中表示：“我们完全专注于通向通用容错量子计算机的道路。” “这个目标没有改变，但过去几个月发生的变化清楚地证明了由于多年来所做的工作和投资而取得的进步。” 

Quantinuum 此前与 Microsoft 合作展示了“逻辑量子位”，其错误率比物理量子位低 800 倍。 

在 4 月份发表的这项研究中，科学家们证明他们可以用逻辑量子位进行实验，错误率仅为十万分之一，这比物理量子位的百分之一的错误率要强得多，微软代表说。

Khan 补充道：“这些结果表明，虽然容错量子计算机的全部优势本质上没有改变，但它们可能比最初预期的更早实现。”