近年来,关于通用量子计算机的新闻屡屡见于报端,IBM(国际商用机器)、谷歌和英特尔等公司竞相宣告实现了更高的量子比特数纪录,但几十个甚至更多的量子比特数,若无法全互连、精度不够且难以纠错,通用量子计算依然难以实现。
与之相比,模拟量子计算可以直接构建量子系统,无需依赖复杂量子纠错。作为模拟量子计算的一个强大算法内核,二维空间中的量子行走,能够将特定计算任务对应到量子演化空间中的相互耦合系数矩阵中。当量子演化体系能够制备得足够大并且能灵活设计结构时,可以用来实现许多算法和计算任务,展现出远优于传统计算机的表现。
量子芯片与目前集成电路芯片有什么区别呢?
量子芯片进行的是量子计算,而数字集成电路芯片进行的是数字计算。
数字集成电路芯片中,由高低电平来代表二进制算法中的0和1,并通过由三极管、mos管构成的逻辑门进行逻辑运算。
而量子芯片中需要完成的是量子计算,由两个不同的量子态|0>和|1>来代表量子算法中的0和1,其运算也需要有相应的量子逻辑门,与数字电路相比,可进行叠加态运算以及叠加态存储。
这里,就重点介绍下叠加态的运算和存储。
对于一个函数f(x),我们要带入100个x值,获得100个结果,请问需要计算多少次?
在经典计算中,答案很简单,算100次呗,带一次x值算一次。
但是在量子计算中,只需要算1次就可以了。
由于量子计算过程中,计算单元是由量子态构成的量子比特,所以所有的x值都是量子化的,100个x值可以叠加成一个混合态,带入到量子芯片中计算一次后,就能获得100个结果的混合态,再经过相应的测量,就能找到对应x值的结果。
那么相应的叠加态存储也好理解了,100个x值我们可以混成一个状态进行存储,不需要100个存储器。
既然二者进行的是完全不同的运算,具体到相应的器件差别就更大了。量子芯片的优势就在于可对大量初值进行量子态叠加,加强了计算效率。
光子芯片和量子芯片哪个强
光子芯片和量子芯片是两个维度的概念,没有强弱之分。光子芯片运用的是半导体发光技术,产生持续的激光束,驱动其他的硅光子器件;量子芯片就是将量子线路集成在基片上,进而承载量子信息处理的功能。
光子芯片可以将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中,当给磷化铟施加电压的时候,光进入硅片的波导,产生持续的激光束,这种激光束可驱动其他的硅光子器件。
这种基于硅片的激光技术可使光子学更广泛地应用于计算机中,因为采用大规模硅基制造技术能够大幅度降低成本。量子芯片的出现得益于量子计算机的发展。要想实现商品化和产业升级,量子计算机需要走集成化的道路。超导系统、半导体量子点系统、微纳光子学系统、甚至是原子和离子系统,都想走芯片化的道路。
从发展看,超导量子芯片系统从技术上走在了其它物理系统的前面;传统的半导体量子点系统也是人们努力探索的目标,因为毕竟传统的半导体工业发展已经很成熟,如半导体量子芯片在退相干时间和操控精度上一旦突破容错量子计算的阈值,有望集成传统半导体工业的现有成果,大大节省开发成本。