Quantinuum的新型H2量子計(jì)算機(jī)創(chuàng)造了非阿貝爾拓?fù)淞孔游镔|(zhì)并編織了其任意子
非阿貝爾任意子的受控創(chuàng)建和操作產(chǎn)生拓?fù)淞孔颖忍?，這代表了邁向通用容錯(cuò)量子計(jì)算的重要一步
科羅拉多州布隆菲2023年5月11日 /美通社/ -- Quantinuum很自豪也很興奮地宣布這向容錯(cuò)量子計(jì)算邁出的重要一步。 Quantinuum的系統(tǒng) System Model H2 的發(fā)布實(shí)現(xiàn)這一獨(dú)有的成就，System Model H2是有史以來性能最高的量子計(jì)算機(jī)。
Quantinuum的H2量子處理器由霍尼韋爾公司提供技術(shù)支持，在與各種全球合作伙伴進(jìn)行了廣泛的發(fā)布前工作之后，該處理器正式推出，對(duì)非阿貝爾任意子的受控創(chuàng)建和操縱至關(guān)重要 長(zhǎng)期以來，對(duì)非阿貝爾任子的精確控制一直被認(rèn)為是將拓?fù)淞孔颖忍赜糜谌蒎e(cuò)量子計(jì)算機(jī)的途徑。
Quantinuum總裁暨首席運(yùn)營官Tony Uttley表示："隨著我們的第二代系統(tǒng)的推出，我們正在進(jìn)入量子計(jì)算的新階段。 H2強(qiáng)調(diào)了實(shí)現(xiàn)只有量子計(jì)算機(jī)才可能達(dá)成的有價(jià)值成果的機(jī)會(huì)。 H2處理器的開發(fā)也是邁向通用容錯(cuò)量子計(jì)算的關(guān)鍵一步。"
他補(bǔ)充道："這次演示漂亮地證明了我們H系列硬件路線圖的強(qiáng)大功能，并強(qiáng)化了我們的主要目的，即讓我們的客戶能夠解決以前傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的問題。 這對(duì)社會(huì)的影響是巨大的，我們很高興看到這項(xiàng)技術(shù)如何真正改變世界。"
Quantinuum的科學(xué)家與哈佛大學(xué)和加州理工學(xué)院的研究人員合作，對(duì)H2進(jìn)行的首批實(shí)驗(yàn)之一展示了一種新的物質(zhì)狀態(tài)，一種非阿貝爾拓?fù)溆行驙顟B(tài)。 這是多年來在Quantinuum內(nèi)部一直以"秘密行動(dòng)模式"下追求的專業(yè)領(lǐng)域，其核心團(tuán)隊(duì)位于慕尼黑，由 Henrik Dreyer博士領(lǐng)導(dǎo)。
由于H2處理器的差異化特征和精確控制，拓?fù)錉顟B(tài)（本質(zhì)上是一個(gè)具有有限閘容量的量子比特）是以一種可以實(shí)時(shí)精確控制其特性的方式創(chuàng)建的，展示了非阿貝爾任意子的創(chuàng)建、編織和湮滅（測(cè)量）。
這些結(jié)果詳細(xì)介紹了Quantinuum的工作，發(fā)表在今天于arXiv 上的一篇詳細(xì)科學(xué)論文的預(yù)印本中。 這項(xiàng)工作為凝聚態(tài)物理學(xué)開辟了令人興奮的新研究領(lǐng)域，這是單獨(dú)使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的。 我們與其他QEC代碼（可在這里和這里找到）一起證明了這一成就表明Quantinuum硬件展現(xiàn)出實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的最佳途徑只是時(shí)間問題。
Quantinuum創(chuàng)始人暨首席產(chǎn)品官Ilyas Khan表示："容錯(cuò)量子計(jì)算是我們的最終目標(biāo)。 我們?cè)诹孔佑?jì)算領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位繼續(xù)通過真正的進(jìn)步得到展示和證明，而創(chuàng)造和操縱非阿貝爾任意子來創(chuàng)造拓?fù)淞孔颖忍厥橇硪粋€(gè)例子，當(dāng)將不可思議的工具交給才華橫溢的人們時(shí)，他們會(huì)利用這些工具發(fā)現(xiàn)一些可以進(jìn)行的驚人工作。 這很可能是量子計(jì)算行業(yè)的晶體管時(shí)刻，而我們使用量子計(jì)算機(jī)作為構(gòu)建拓?fù)淞孔颖忍氐臋C(jī)械工具，這是邁向容錯(cuò)量子計(jì)算的重要一步，這進(jìn)一步證明了我們長(zhǎng)期以來的信念，即量子系統(tǒng)最好由其他量子系統(tǒng)來探索和創(chuàng)建。 這正是Feynman在其如今著名的談?wù)撝兴A(yù)料到的，這些談?wù)摻?jīng)常被引用作為量子計(jì)算的基礎(chǔ)。"
他補(bǔ)充道："我們期待著在這一關(guān)鍵突破的基礎(chǔ)上再接再厲。 對(duì)于整個(gè)行業(yè)來說，這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，我們還有一些我們迫不及待地想與世界分享的里程碑"。
H2的創(chuàng)新
H2的功能最初包括32個(gè)完全連接的高保真量子比特和一個(gè)全新的架構(gòu)，該架構(gòu)推進(jìn)了System Model H1的線性設(shè)計(jì)（帶有一個(gè)橢圓形類似"跑道"的新型離子阱）。 Quantinuum通過展示32量子比特 GHZ 狀態(tài)（所有32個(gè)量子比特全局糾纏的非經(jīng)典態(tài)）來表現(xiàn) H2 的能力，這是有記錄以來最大的。
System Model H2獨(dú)特的"跑道"設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了量子比特之間的全對(duì)全連接，這意味著H2中的每個(gè)量子比特都可以直接與系統(tǒng)中的任何其他量子比特成對(duì)糾纏。 從短期來看，這樣做可以減少算法中的總體錯(cuò)誤，而從長(zhǎng)期來看，可以為新的、更有效的糾錯(cuò)碼開辟了額外的機(jī)會(huì) – 這兩者對(duì)于繼續(xù)加速量子計(jì)算的能力都至關(guān)重要。 當(dāng)與受控非阿貝爾任意子的演示相結(jié)合時(shí)，這一整合性成果突出了拓?fù)淞孔有畔⒋鎯?chǔ)和處理的重要一步。
此外，新的設(shè)計(jì)是朝著展示離子阱器件的擴(kuò)展?jié)摿~出的有力一步。 H2不僅展示了量子電荷耦合器件（QCCD）架構(gòu)中離子陷阱的擴(kuò)展能力（展示了在保持性能的同時(shí)擴(kuò)展量子比特?cái)?shù)量的能力），它還包含了新的技術(shù)，為后續(xù)幾代的進(jìn)一步擴(kuò)展鋪平道路。 H2與第一代系統(tǒng)類似，其設(shè)計(jì)目的是在產(chǎn)品生命周期內(nèi)適應(yīng)未來的升級(jí)，這意味著量子比特的數(shù)量和量子比特的質(zhì)量都將得到改善
System Model H2建立在Quantinuum H系列的成熟基礎(chǔ)上，包括許多標(biāo)志性功能，這些功能一起使其不同于其他類型的量子計(jì)算機(jī)：全對(duì)全連接、量子比特重用、帶條件邏輯的中間電路測(cè)量、業(yè)界領(lǐng)先的高保真量子比特操作和長(zhǎng)相干時(shí)間。 此外，System Model H1為實(shí)現(xiàn)反復(fù)增加的量子體積（QV）記錄而獲得的令人印象深刻的性能增益預(yù)計(jì)將在H2中延續(xù)。 H2推出時(shí)的量子體積為65536，超過了今年2月宣布的使用H1-1的上一個(gè)記錄。
立即使用H2
除了這一主要的重大突破外，H2已經(jīng)在一系列組織和公司的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)揮了積極作用，并取得了顯著的成果：
這些最新研究可在此處的個(gè)別技術(shù)論文中查閱。 可以在此處查看一份單獨(dú)發(fā)表的論文，它描述了H2特性，基準(zhǔn)測(cè)試和與其他硬件的比較，以及有關(guān)世界紀(jì)錄級(jí)別的糾纏之細(xì)節(jié)。 所有技術(shù)論文都將提交給科學(xué)同儕評(píng)審程序。
H2現(xiàn)在可以通過Quantinuum基于云的訪問獲得，并將從6月開始通過Microsoft Azure Quantum提供。 此外，通過NVIDIA經(jīng)過優(yōu)化的庫和工具的cuQuantum SDK，可以實(shí)現(xiàn)H2的噪聲通知模擬器，這有助于加速量子計(jì)算模擬工作流程。
Quantinuum 首席執(zhí)行官Rajeeb (Raj) Hazra博士表示："對(duì)于任何認(rèn)為能夠推動(dòng)人類知識(shí)和科學(xué)進(jìn)步邊界的量子計(jì)算機(jī)仍然遙遠(yuǎn)的人來說，今天標(biāo)志著一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 一個(gè)世界領(lǐng)先的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用Quantinuum的H2量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了以前不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。" 他接著評(píng)論道："H2為Quantinuum提供了一個(gè)突破性的時(shí)刻。 我們第二代量子計(jì)算機(jī)搭載H2量子處理器和相關(guān)軟件，提供了當(dāng)今行業(yè)最佳性能，同時(shí)為顯著加快容錯(cuò)量子計(jì)算道路奠定了基礎(chǔ)。"
