而量子算法的設計通常追求深度(操作步驟數)最小化。
例如,shor算法分解整數的時間復雜度為多項式級,所需操作步驟可能在當前退相干時間(微秒到毫秒級)內完成。
隨著硬件優化(如門操作速度提升至納秒級),復雜算法的可行性將進一步提高。
簡單的來說,就是硬件不夠,算法來湊。
當然,除了算法外,還可以通過極低溫環境(接近絕對零度)和材料優化(如三維腔體設計),從而將退相干時間從納秒提升至百微秒量級,甚至是秒級。
除此之外,退相干導致的邏輯量子比特坍塌失效也還可以通過量子糾錯技術來進行優化等等。
所以盡管極短退相干時間限制了算法復雜性,但量子計算機在特定任務仍具有極大的用途。
比如允許一定誤差的化學反應模擬、組合優化、數據分類等等領域中都展現出了巨大的潛力,并且已在實驗室中驗證完全可行。
如果能夠提升量子退相干的時間,那么量子計算機則可以用于執行更為廣泛的算法和指令,以至最終替代傳統計算機。
而他們邁出的,便是這最為關鍵的一步!
當然,在解決了量子退相干的難題后,接下來最重要的便是提升量子比特的數量了。
正如傳統硅基芯片一樣,核心晶體管(量子比特)的數量越多,它的計算力便越強。
125個量子比特的量子芯片,盡管這個數字聽上去遠不如動輒數百億晶體管的硅基芯片。
但一枚125個量子比特的量子芯片,計算力卻遠不是數百億顆晶體能夠相提并論的。
就比如2019年的時候,谷歌公司和加州大學發布了53比特“懸鈴木”超導量子計算處理器,用200秒求解的隨機線路采樣問題需要超級計算機一萬年時間求解。
而走同樣路線,由中科大構建了66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”,實現了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。
根據目前公開的數據,“祖沖之二號”處理的量子隨機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快7個數量級,計算復雜度比谷歌公開報道的53比特超導量子計算原型機“懸鈴木”提高了6個數量級。
盡管從目前的報道信息來看,針對量子計算機所進行的測試都是匹配的最適合的算法,也是最簡單的算法類型,在高度復雜算法領域目前的量子計算技術還沒有什么突破。
但計算的本質就是0和1組成的二進制數學,無論多么復雜的程序,多么復雜的算法,只要能夠在計算機上運行,那么它便能夠轉變成量子芯片計算的規則。
而目前的量子芯片之所以難以進行高度復雜的算法領域,便是因為量子退相干時間與量子比特數量的限制原因導致的。
......
實驗室中,徐川捏著手中的量子芯片,饒有興趣的打量了解清楚這枚芯片的具體參數和情況后,看向了項目的負責人耿景龍,開口詢問道。
“你們應該對這塊芯片進行過測試吧,方便現在給我演示一下嗎?”
耿景龍點了點頭,笑道:“當然,請隨我來。”
跟著耿景龍的腳步,兩人來到了另一間實驗室中。
明亮的實驗室中,一臺臺的儀器設備整齊的擺在實驗桌上。
走到電腦前,耿景龍開口介紹道。
“量子芯片測評指標主要包括量子比特布局、相干時間、保真度、量子比特數目、量子體積及每秒電路層操作數等等。”
“這些測試實驗做起來會比較的麻煩,如果徐院士您想看的話,我建議您明天抽時間過來檢查。”
“今天的話,我直接給您演示一下它的性能好了。”
聞言,徐川饒有興趣的開口問道:“你打算怎么做?”
耿景龍咧嘴笑了笑,道:“兩個方法。”
“第一個是傳統超算與大模型的計算能力驗證方法,計算圓周率π,不過考慮到時間的問題,所以我會將計算的數值限定到100萬億位。”
一邊解釋,耿景龍一邊操控面前一臺實驗室用經過改裝專門用來測試拓撲量子芯片的電腦。