在2021年最后一天，由霍尼韋爾 (Honeywell) 提供支持的Quantinuum H 系列量子計(jì)算機(jī)繼續(xù)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)性能提升，其最新離子阱系統(tǒng)H1-2首先達(dá)到2048量子體積。

在2021 年的過(guò)程中，Quantinuum的客戶和合作者都是戰(zhàn)略性量子計(jì)算設(shè)計(jì)方法的受益者。

隨著由霍尼韋爾提供技術(shù)支持的系統(tǒng)模型H1于2020 年秋季發(fā)布，Quantinuum 開(kāi)始對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)時(shí)演示。

第一個(gè)系統(tǒng)模型H1，簡(jiǎn)稱H1-1，于2020 年10月推出，量子體積達(dá)到128QV。量子體積是IBM 推出的一個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)，用于衡量量子計(jì)算系統(tǒng)的整體能力和性能，無(wú)論技術(shù)如何。

計(jì)算量子體積需要運(yùn)行一系列復(fù)雜的隨機(jī)電路并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)試。

在2021年期間，Quantinuum在其離子阱硬件組(以前稱為霍尼韋爾量子解決方案，Honeywell Quantum Solutions，HQS)下對(duì)H1-1進(jìn)行了多次升級(jí)，在2021年3月實(shí)現(xiàn)了512量子體積的測(cè)量記錄，在2021 年7月實(shí)現(xiàn)1024 量子體積。

在同一時(shí)期，Quantinuum悄悄地向客戶和合作者發(fā)布其第二代H1量子計(jì)算機(jī)，稱為H1-2。系統(tǒng)模型H1-2使用與H1-1相同的離子阱架構(gòu)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成光學(xué)器件。

“我們的H系列量子計(jì)算機(jī)幾乎是相同的副本，除了持續(xù)的例外，在任何給定時(shí)間，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可能會(huì)先于另一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行升級(jí)。” 硬件團(tuán)隊(duì)商業(yè)產(chǎn)品主管Russ Stutz博士表示，“我們的目標(biāo)是為用戶提供最高性能的硬件，幫助他們解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題。”

在2021年期間，對(duì)這兩臺(tái)H1量子計(jì)算機(jī)的升級(jí)包括改進(jìn)門(mén)和測(cè)量保真度，減少內(nèi)存錯(cuò)誤，更快的電路編譯,包含實(shí)時(shí)經(jīng)典計(jì)算資源和使用 12 個(gè)量子位的量子操作，而不是最初發(fā)布時(shí)的10量子位。

這種方法的顯著特點(diǎn)在于，它能夠在保持性能一致的同時(shí)提供近乎連續(xù)的能力升級(jí)。

“我們的客戶經(jīng)常評(píng)論他們可靠地獲得預(yù)期結(jié)果的能力，包括運(yùn)行深度電路和使用復(fù)雜功能，如中間電路測(cè)量、量子位重用和條件邏輯”硬件團(tuán)隊(duì)商業(yè)運(yùn)營(yíng)主管Brian Neyenhuis博士表示。

就在上周，H1-2 測(cè)得的量子體積為2048 ，為量子計(jì)算機(jī)有史以來(lái)測(cè)量的最高量子體積設(shè)定了最新標(biāo)桿。 H1代量子計(jì)算機(jī)的性能繼續(xù)實(shí)現(xiàn) 2020 年 3 月宣布的每年 10 倍的增長(zhǎng)。

測(cè)量數(shù)據(jù)

這個(gè)里程碑中，其平均單量子位門(mén)保真度為99.996%，平均雙量子位門(mén)保真度為99.77%，狀態(tài)準(zhǔn)備和測(cè)量 (SPAM) 保真度為 99.61%。整個(gè)測(cè)試總共運(yùn)行了2000個(gè)隨機(jī)生成的量子體積電路，每個(gè)電路運(yùn)行 5 次，使用標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù)，每個(gè)電路平均產(chǎn)生 122 個(gè)雙量子位門(mén)。

系統(tǒng)模型H1-2 成功通過(guò)了2048個(gè)量子體積基準(zhǔn)，69.76% 的時(shí)間返回了重度輸出，超過(guò)了2/3 閾值，置信度高達(dá)99.87%。

上圖顯示了Quantinuum 量子體積測(cè)試的大量輸出以及每個(gè)測(cè)試通過(guò)的日期。所有測(cè)試均高于2/3 閾值，通過(guò)相應(yīng)量子體積基準(zhǔn)。圓圈表示重度輸出平均值，小提琴圖顯示直方圖分布。藍(lán)色數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)性能結(jié)果，紅點(diǎn)對(duì)應(yīng)于建模的、包含噪聲的仿真數(shù)據(jù)。白色標(biāo)記是二西格瑪誤差的下限。

上圖顯示了每個(gè)量子體積 2048的電路的單獨(dú)重度輸出。藍(lán)線是重度輸出的平均值，橙線是較低的二西格瑪誤差條，在 818 個(gè)電路后越過(guò)了 2/3 閾值，對(duì)應(yīng)的通過(guò)了測(cè)試。

這是 Quantinuum 取得的一系列成就中的最新一項(xiàng)，該公司最近宣布完成霍尼韋爾量子解決方案和劍橋量子計(jì)算的合并，成為全球最大的獨(dú)立集成量子計(jì)算公司。這一消息也緊隨 Quantinuum 的旗艦產(chǎn)品 Quantum Origin 的發(fā)布，這是世界上第一個(gè)量子增強(qiáng)的加密密鑰生成平臺(tái)。

Quantinuum 總裁兼首席運(yùn)營(yíng)官Tony Uttley表示，“我們期待2022年繼續(xù)保持強(qiáng)勁勢(shì)頭，預(yù)計(jì)在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域以及 H 系列量子計(jì)算機(jī)方面取得進(jìn)一步發(fā)展。”

關(guān)鍵詞： Quantinuum 離子阱 量子體積 離子阱系統(tǒng)H1-2