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        【QC科普】實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的效率保證——全連接

        【QC科普】實現(xiàn)大規(guī)模量子計算的效率保證——全連接
        國儀精測  2023-12-18  |  閱讀:551

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        Q 什么是全連接?全連接意味著什么呢?

        想象一下,在工作中,如果你只能和工位邊上的同事單線聯(lián)系,那你倆所能處理的工作就不會太復(fù)雜。

         

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        當前,多數(shù)量子計算技術(shù)就與此類似,只有物理上彼此相鄰的量子比特才能進行交互。


        如果希望量子計算機的運行和人們?nèi)粘9ぷ饕粯?,每個人可以直接和任一同事交流溝通,而不借助中間人,則需要量子比特具備全連接(Full Connectivity )的特性。


        全連接意味著任何量子比特都可以與任何其他量子比特直接交互,而無需借助中間量子比特。


        離子阱量子計算是當前少數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)量子比特全連接操控的技術(shù)路線之一,其能以更少的步驟解決問題,從而高效利用量子比特有限的相干時間。

         

        量子計算,全連接很重要
        QUANTUM COMPUTING

        量子比特是量子計算的基本信息單元,只有當足夠數(shù)量的量子比特相互協(xié)作時,量子計算機才能發(fā)揮其顛覆性的并行計算能力。


        而在量子計算中,我們經(jīng)常需要讓不同的量子比特之間進行相互協(xié)作,以執(zhí)行特定的計算任務(wù)。

        全連接提供了直接的通信路徑,使得我們可以更容易地在量子比特之間傳遞信息,這對于實現(xiàn)一些量子算法非常關(guān)鍵。如果量子比特之間不能直接交流,那就像兩個人無法直接說話,需要其他人層層傳話,既浪費資源,效率低下,傳話中還容易發(fā)生錯誤,使得信息被曲解或者丟失。


        更致命的是,在經(jīng)典計算機中,不同模塊之間效率低下的通信可能只會導致計算速度下降,但對于量子計算機來說,低效的計算通信可能會直接導致計算無法完成。


        這是因為,量子計算機中的量子比特非常脆弱,很容易受環(huán)境影響,”壽命“有限。每一次計算必須在有限的壽命(相干時間)內(nèi)完成,否則量子比特內(nèi)的信息就會丟失,計算結(jié)果發(fā)生錯誤。


        所以,如果量子計算機具備全連接的特性,那么量子比特之間就能互相高效的通信并進行計算,這種量子計算機在同樣比特數(shù)下就具備了執(zhí)行更復(fù)雜算法的能力,加速大規(guī)模的通用量子計算的到來。

         

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        ION I離子阱量子計算機的真空腔與阱系統(tǒng)

         

        助力高效計算!離子阱量子計算的全連接特性

        目前,主流的量子計算技術(shù)路線中,只有離子阱量子計算和中性原子量子計算路線能夠方便實現(xiàn)全連接。其中,中性原子量子計算的相互作用隨距離衰減很快,只能在小范圍實現(xiàn)全連接。而離子阱量子計算通過先進的光控技術(shù),可以利用任意兩個量子比特之間的相互作用做到量子糾纏,達到全連接的控制效果。這也是離子阱量子計算的獨特優(yōu)勢。


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        國儀量子的ION I離子阱量子計算機使用被束縛的離子作為量子比特。在ION I中,離子可以通過離子共享的振動模式來傳遞信息,哪怕彼此并不相鄰,甚至間隔較遠。ION I實現(xiàn)了任意兩個離子間的信息互連互通,讓量子計算更加靈活,極大的提高了計算效率,為解決一些復(fù)雜問題提供了可能性。

         

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        準備交付中的ION I離子阱量子計算機

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