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摩尔定律将失效?继人工智能之后,IBM官宣量子摩尔定律计算机!

导语:1965年,戈登·摩尔曾断言:“集成电子技术的未来是电子产品本身的未来。”而我们现在相信,量子计算的未来将成为计算机本身的未来。2019年3月,量子摩尔定律来了!

1965年,戈登·摩尔曾断言:“集成电子技术的未来是电子产品本身的未来。”而我们现在相信,量子计算的未来将成为计算机本身的未来。

2019年3月,量子摩尔定律来了!

摩尔定律将失效?继人工智能之后,IBM官宣量子摩尔定律计算机!

 

IBM今天宣布量子计算新里程碑:迄今为止最高的量子体积!与此同时,IBM发布了量子性能的“摩尔定律”,宣布其“量子霸权”时间表:为了在10年内实现量子霸权,需要每年将量子体积至少增加一倍。

2017年IBM的Tenerife设备(5-qubit)已经实现了4量子体积;

2018 年的IBM Q 设备(20-qubit),其量子体积是8;

2019 年最新推出的IBM Q System One(20-qubit),量子体积达到16。

也就是说,自2017年以来,IBM每年将量子体积翻了一番。

摩尔定律将失效?继人工智能之后,IBM官宣量子摩尔定律计算机!

 

IBM最新型的量子计算机、今年1 月在CES 上亮相的全球首台商用量子计算一体机IBM Q System One提供了“迄今为止最高的量子体积”。它体积如同大象,算力不敌小手机。

除了提供迄今为止最高的量子体积之外,IBM Q System One 的性能还反映了IBM 所测量到的最低错误率,平均2-qubit gate 的错误率小于2%,其最佳gate 的错误率小于1%。低错误率很重要,因为要想构建功能完备、大规模、通用、容错的量子计算机,需要较长的相干时间和较低的错误率。

什么是是量子体积?

“量子体积”(Quantum Volume)是IBM 提出的一个专用性能指标,用于测量量子计算机的强大程度,其影响因素包括量子比特数、门和测量误差、设备交叉通信、以及设备连接和电路编译效率等。因此,量子体积越大,量子计算机的性能就越强大,能够解决的实际问题就越多。

IBM 发现量子体积遵循一种“摩尔定律”:其量子计算机实现的量子体积,每年增加一倍。下面是一张量子系统开发路线图,以量子体积为衡量标准,量子系统计算力每年增长一倍:

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量子摩尔定律

量子技术有什么好处?

5G、量子技术都是前沿技术,主要应用领域是半导体芯片,半导体芯片企业是物联网产业链最上游的企业,量子技术可以解决在芯片端让功耗更低,做的更小,由于宏观电子摩尔定理的限制,在3nm级以下芯片技术就会遇到瓶颈,主要来自量子纠缠和干涉,想要继续突破传统电子的瓶颈,就需要打开量子技术。

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摩尔定律

量子计算机和现在的计算机有什么区别?

我们现在使用的计算机依靠晶体管进行计算,因此从某种程度上说,其计算速度取决于晶体管密度,也因此受制于晶体管密度的物理极限。而量子计算机是利用粒子进行计算的,因此计算速度不仅更快,还不会受到晶体管密度的限制。因此有人预测,量子计算机的发展速度将远远超出摩尔定律的速度。也正是由于量子计算机的前景,研究人员正在积极进行量子计算机的研发。也许不久,我们就都可以用上量子计算机啦!

摩尔定律为什么将失效?

根据摩尔定律(Moore's Law),一块集成电路可容纳的晶体管数量,每隔约18个月(注1)便会增加一倍。摩尔定律由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)于1965年提出,几十年来不断被实践证实。然而,随着集成电路的晶体管密度逐渐接近物理极限,有人预测,2020年后摩尔定律将开始不再适用。届时,如果要继续提高计算机的处理速度,生产厂商可能需要考虑下一代计算机设计。考虑到摩尔定律一直是推动计算机在过去50年飞速发展的引擎,这种传言似乎的确让人有些令人担忧。

据了解,摩尔定律的时间周期曾有不同版本,目前较为公认的时间为18个月。

这背后,主要是纳米技术的发展,这种变化再加速,随着半导体芯片制程工艺发展,晶体管尺寸在不断逼近物理极限台积电2017年量产了10nm芯片,2018年量产了7nm芯片,并成功完成5nm芯片的流片工作,2019年下半年将试产5nm芯片。摩尔周期越来越短,而摩尔定律也将迎来终结。

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英特尔、微软、谷歌与IBM四强争霸

英特尔最近与Bluefors 和Afore 合作推出了首款量子低温晶圆探针(Cryogenic Wafer Prober)。这种装置可以加速基于硅的量子芯片上量子比特的测试过程。

微软的量子网络也正在成长。作为该公司量子开发工具包的一部分,微软大力推广其“量子友好”的最新编程语言Q#(Q-sharp)。微软的目标是开发一种通用量子计算机,采用坚固的基于纳米线的硬件结构,具有纠错机制。

以此同时,谷歌在去年7月发布了名为Cirq的开源软件工具包,以帮助开发人员测试量子计算算法。此外,在去年3月,谷歌宣布推出Bristlecone,一台72量子比特的通用量子计算机。

摩尔定律失效后的芯片,该何去何从?谁先夺取“量子霸权”,谁就掌握了技术制高点,谁就能看到现今科技能力之上的可能性。

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量子技术,我国有哪些优势?

量子研究是世界最前沿的顶级科学技术,中国拥有哪些方面的优势呢?世界首条量子保密通信干线“京沪干线”的开通,以及全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成三大科学实验任务,量子信息科学技术的发展,令世界瞩目。

2016年8月,墨子号科学实验卫星发射升空,现在已经将近三年时间。然而近年来,针对量子通信的质疑几乎从未中断过,甚至有人认为量子通信就是“伪科学”。潘建伟院士表示,“现在我们确实有很多创新性的成果已经走在世界前沿,我们应该有自信。”此外,在量子加密研究方面,我国科学家也取得一系列的成果。我国在量子纠缠领域的多光子纠缠方面拥有国际领先地位,中国科学家已经实现十八个光量子的纠缠,相信未来中国的优势会越来越大。

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好了,最后总结一下:

1、摩尔定律的失效呼唤量子计算机的出现。

2、超导量子计算是业界当前的主攻方向,各国和科技巨头均在借此争夺“量子霸权”。

3、我国的量子计算正在蓬勃发展。

你如何看待量子技术?欢迎在文章下方评论交流~

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