一則QV400萬的量子計算突破，轟動了整個圈子。而且IBM在前不久才全部實現了QV128。
今日，著名離子阱量子初創公司IonQ發布了該公司離子阱量子計算機未來五年發展路線規劃圖，公司計劃在2023年之前，部署機架式模塊化量子計算機，體積小，能夠連通數據中心的網絡。
圖1｜IonQ的五年路線圖（來源：IonQ）
公司預計這一行動將為機器學習帶來新的量子優勢，並計劃於2025年實現「廣泛的量子優勢」（broad quantum advantage），在多數問題上帶來強優勢。
今年10月，IonQ新發布了一個內部測試版的32量子比特量子計算機，並承諾兩臺新一代計算機正在研製中。而關於路線圖，當時公司表示在未來六周左右就可發布，今天，如期而至。
量子計算利用量子比特執行經典計算機可能無法想像的計算，但其計算能力可能會受到多種因素的幹擾。比如量子比特壽命、相干時間、門保真度、量子比特數量等。再者，量子計算機需要滿足諸多準則，可編程的量子計算機，才能向著通用量子計算機的方向發展。
由於這些因素，且業界對於量子比特物理單元的最終形態還未達成共識，諸如低溫超導、拓撲量子計算等技術路線依舊高速前進中，所以很難用單一的度量標準來比較量子計算機。
IonQ的執行長Peter Chapman此前曾解釋過量子計算未來將如何改變人工智慧，以及公司是如何制定路線圖的。
圖2｜Peter Chapman（來源：IonQ）
他表示，IonQ的目標是每年將物理量子比特的數量增加一倍或更多，以幫助用戶獲得量子優勢。然而， 物理量子比特並不能說明問題的全部。
算法量子比特
IonQ提出了一個新的度量標準——算法量子比特（Algorithmic Qubits），採用IBM以2為底的量子體積的對數，但這也無法有效地檢測量子計算機性能。
隨著量子計算機的發展，量子體積數量增長過快，導致其無法成為完美獨家度量標準。而這點在IonQ實現了400萬量子體積時，全球研究者（包括IonQ本身）都深刻地意識到了。
因此，IonQ定義算法量子比特為：一個典型量子程序可以部署的數量最大的、可完美運行的量子比特，且基準測試中將糾錯考慮了進去。
這與量子比特數量有著直接關係，表示特定量子計算機中，「有用」的編碼量子比特的數量。算法量子比特是對給定輸入大小執行真實量子算法能力的「代理」。
IonQ甚至引入了算法量子比特計算器，來幫助比較量子計算系統。當然，不出所料，利用算法量子比特計算器對比的結果顯示，IonQ的量子計算機名列前茅。
圖3｜IonQ算法量子比特計算器（來源：IonQ）
IonQ希望算法量子比特能夠代替基於物理比特數量的比較，也許不久後就能得知，IBM、霍尼韋爾、Xanadu和Psiquantum這些公司，是否願意採用新的度量標準。
五年路線圖
無論如何，IonQ正在使用算法量子比特度量標準，來規劃制定他的路線圖。公司將專注於提升量子邏輯門操作的質量，以繼續增加算法量子比特或可用量子比特。
然後，公司將以較低的開銷實現量子糾錯，擴展物理量子比特的數量，以進一步提高度量標準。
IonQ最新發布的32量子比特系統中，包含22個算法量子比特，達到了99.9%的保真度。而根據其未來五年路線圖，公司預計2023年實現29個算法量子比特的量子計算機，從而能夠在機器學習中，樹立量子優勢。
圖4｜機器學習中的量子優勢（來源：eeNews）
Chapman對外公開表示，去年公司發布的量子計算機在機器學習方面有了一些初步進展，儘管系統十分嘈雜。因此，將量子優勢帶入機器學習，對於公司來說不難實現。
廣泛的量子優勢
IonQ預計，其第三代量子計算機將於2025年推出，採用16:1的糾錯碼，具有64個算法量子比特。而在2025年後的三年中，算法量子比特的度量標準將會被提高，到時候也許會採用32:1的糾錯碼。
Chapman說，大多數人都認為，實現廣泛的量子優勢需要有大約72個量子比特，而那時（在2024-2025年左右）量子計算機有可能取代超級計算機解決大問題。
正如文章開頭所說，IonQ的目標是在2023年之前，部署機架式模塊化量子計算機，可能以6U尺寸在常溫下運行，且全部安裝在量子網絡上。
IonQ目前使用「廣泛的量子優勢」作為衡量標準，與谷歌和中國的科學家所用的「量子霸權」（quantum supremacy）區分開來。
圖5｜量子計算優勢（來源：Nature）
借用IonQ執行長的一句話：不可否認，所有的實驗成果都非常卓越，但都只是屬於學術界裡程碑。工程化是工業界極度關心的問題，交互給用戶的不可能是一紙論文。
IonQ認為，目前的現狀是，公司中的應用程式應該由開發人員來決定是否在量子計算機上執行計算，而這與學術無關。
時值2020，全球量子計算發展火熱，中國「九章」炸裂式的問世，雖然在工程化方面依舊有太多路需要走，但對行業影響深遠，對中國量子技術事業推動力非凡。
在這個節骨眼上，就差普通開發人員的一句話：我認為解決這個問題，放到量子計算機裡，會處理得更好。
這句話，會遠嗎？
#谷歌##量子##量子優越性##蘋果##科技頭條#
關注#量子客#，獲取量子領域一手資料