近距离观察谷歌含53个有效量子比特的量子计算机

  贪得无厌        2019-11-22 09:30:13

谷歌不久前宣称成功实现了“量子霸权”(Quantum Supremacy),推出包含53个有效量子比特的量子计算机。世界最强超算Summit需要1万年才能完成的计算任务,谷歌量子计算机只需要200秒时间。为了更多了解谷歌量子计算机的真容,我们去近距离观察下它。

近距离观察谷歌含53个有效量子比特的量子计算机

1、谷歌量子计算机没有制冷外壳,从上到下分为多层结构,下面的每层都比上层冷却到更低的温度。其中,容纳量子比特的量子计算芯片所在的底层温度仅比绝对零度稍高。

近距离观察谷歌含53个有效量子比特的量子计算机

2、谷歌量子计算芯片Sycamore具有数十条与外部世界相连的微小通信线路。该芯片有54个量子比特,而量子比特是量子计算机中存储和处理数据的基本单元。

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3、这是一台由谷歌54量子比特Sycamore处理器驱动的量子计算机,该处理器运行了谷歌用来证明量子霸权的实验。大圆柱体是用来保持计算机处于冷却状态的,以便外部能量不会扰乱超级敏感的量子比特4.。

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4、谷歌研究人员MacBook上的贴纸上突出“叠加”(superposition)概念,这是推动量子计算能力的一种奇怪量子物理现象,即一个量子比特可能同时具备两种状态。

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5、谷歌的量子计算机使用216条同轴电缆与其量子比特进行通信。根据正在进行的研究,有些电缆可能会被拔掉。

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6、谷歌量子计算机控制线延伸开来。其使用的同轴电缆极其昂贵,60厘米长的小段成本约为1000美元。

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7、谷歌的量子计算机极其复杂。这里的每一条线都传输用于控制计算的电磁信号,并从处理数据的量子比特上读取数据。

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8、谷歌量子计算芯片Sycamore由两个结合起来的部分组成。左边是与外部世界通信的控制器接口,右边是容纳进行数据处理的量子比特的芯片元件。如果你仔细看,可以看到“Google”这个词是由中间的小铱圆点组成的。

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9、谷歌量子计算机的顶部具有通讯链接和设备,可以通过机器泵出液氦冷却剂。

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10、现在还无法买到大多数现成的量子计算机组件,所以谷歌设计并组装了它们,包括它的Sycamore芯片。在这里,研究员吉米·陈(Jimmy Chen)展示了两个独立的芯片:一个用来存放54个量子比特,另一个用来控制它们。他还演示了它们的构成方式。

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11、谷歌量子计算研究员玛丽莎·朱斯蒂娜(Marissa Giustina)戴着一副与量子物理中使用的狄拉克符号(也叫“bra-ket 符号”)相匹配的耳环,这是个物理学幽默。

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12、谷歌希望能小型化这种用来向量子比特发送信号的通信控制板。随着量子比特数量的增加,小型化将是必要的。

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13、谷歌量子计算芯片Sycamore在二维阵列中有54个量子比特。在芯片上运行程序意味着改变量子比特的配置。这个雕塑象征着随着时间的推移,具有不同层次的量子比特的不同状态。

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14、谷歌希望通过增加数据处理量子比特的数量和减少错误来显着改进量子计算机性能。

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15、在量子计算计算结束时,使用特殊的硬件来读取量子比特的状态。

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16、与量子计算机的量子位元进行通信时,需要发送严格控制的电脉冲,这些电脉冲可以在上面的振荡器显示器上看到,通过电线直接连接到量子计算处理器上。

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17、一个屏幕演示了发送到谷歌量子计算机的实际数据处理指令。

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18、谷歌的量子计算实验室用量子物理中使用的狄拉克符号来装饰公司的标识。

来源:网易科技

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