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谷歌实现量子优势论文中文翻译(2)

已有 666 次阅读 2019-10-5 13:08 |个人分类:量子计算|系统分类:科研笔记| 量子计算, 量子优势, 谷歌, 超导量子计算

用一个可编程超导处理器实现量子优势

Google AI Quantum and collaborators


本文由谷歌公开发布在网上的英文论文翻译而来,也参考借鉴了网上发布的中文介绍文章,翻译者为四川大学锦城学院电子信息学院的同学,我们将分成几部分陆续发布,以便广大中国科研工作者参考。

翻译:彭欣怡 李琦 钟玥 邓涛 杨松瑞 肖鑫 李生华 漆国华

指导教师:刘勤   (获取完整pdf版可联系邮箱:qinliu@scujcc.cn)


      研究者核实了采用一种被称为交叉熵基准测试(XEB)[24,26]的方法可以使量子处理器有效工作,它比较了在实验中观察到每个比特串的频率,以及在经典计算机上通过模拟计算出的相应的理想概率。对于给定的电路,研究者收集测量的位串,并计算线性XEB保真度[24—26,29],这是研究者测量的位串的模拟概率的平均值:


其中,n是量子比特数, 是理想量子电路计算的位串的概率,并且平均值超过所观察到的位串。直观地说,与研究者采样高概率比特串的频率相关。当量子电路中没有错误时,对概率分布进行采样将产生  。另一方面,来自均匀分布的采样将给出,并产生的值从0到1对应于电路运行时没有错误发生的概率。概率必须从经典模拟量子电路中获得,因此计算在量子优势的机制中是棘手的。然而,通过一定的电路简化,研究者可以获得运行宽和深的量子电路的全操作处理器的定量保真度估计。 

      研究者的目标是为具有足够宽度和深度的电路实现足够高的,从而使经典计算成本大得令人望而却步。这是一个困难的任务,因为研究者的逻辑门是不完善的,研究者打算创造的量子态对错误是敏感的。算法过程中的一个位或相位翻转将完全洗牌散斑图案并导致接近0的保真度[24,29]。因此,为了宣称量子优势,研究者需要一个以足够低的错误率执行程序的量子处理器。


建造和表征高保真的处理器 


      研究者设计了一个名为"Sycamore"的量子处理器,包含一个由 54 个 transmon 量子比特组成的二维阵列,每个量子比特都以可调的方式与周围四个最近邻的量子比特耦合。连接是向前兼容的,使用表层代码进行误差修正[20]。该设备的一个关键系统设计突破是实现高保真的单和双量子比特运算,这不仅是在隔离的情况下,而且在对多个量子比特同时进行门运算的情况下,还能进行实际的计算。论文将讨论以下要点;扩展的细节可以在附件材料中找到。


谷歌实现量子优势论文中文翻译(1)

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自然杂志:什么是量子计算霸权?                           

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