衡量一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的能力，需要一種能夠概括復(fù)雜操作的測(cè)量方法。

量子體積是一種可以用于度量既定量子計(jì)算機(jī)有效性的指標(biāo)。

目前業(yè)內(nèi)各種量子硬件平臺(tái)有著一系列不同的性能指標(biāo)，即便對(duì)專家而言，也難以辨別各種量子計(jì)算機(jī)的整體性能。因此，IBM提出的量子體積這樣簡(jiǎn)單的度量指標(biāo)很有必要。

霍尼韋爾量子解決方案首席科學(xué)家Patty Lee博士表示：“量子計(jì)算機(jī)的量子體積越大，那么它就可以處理越復(fù)雜的問(wèn)題。我們將要發(fā)布的量子計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的量子電路規(guī)模要大于目前業(yè)內(nèi)任何其它量子計(jì)算機(jī)。”

霍尼韋爾將在2020年年中發(fā)布的量子計(jì)算機(jī)，其量子體積將至少達(dá)到64。

“它代表的是量子比特的質(zhì)量，” Moor Insights資深量子計(jì)算分析師Paul Smith-Goodson說(shuō)。Moor Insights & Strategy為包括霍尼韋爾在內(nèi)的業(yè)內(nèi)諸多高科技公司提供分析、建議和咨詢服務(wù)。

“它代表了霍尼韋爾在量子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方面所取得的卓越成就。”

如何計(jì)算量子體積

多種因素和復(fù)雜的計(jì)算決定了量子體積。

其中一個(gè)因素就是量子計(jì)算機(jī)中的量子比特?cái)?shù)量。量子比特是利用量子物理的計(jì)算比特。

其它因素還包括用于計(jì)算的量子操作中的錯(cuò)誤率、系統(tǒng)中量子比特之間的關(guān)聯(lián)性和串?dāng)_、以及執(zhí)行操作的編譯器的性能。

與立方體的體積不同，量子體積并不是以簡(jiǎn)單的乘法來(lái)進(jìn)行衡量的，而是需要執(zhí)行一套復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

下面是量子體積指標(biāo)的主要組成部分：

1. 量子比特的數(shù)量

最簡(jiǎn)單的量化方法是量子計(jì)算機(jī)中的物理量子比特?cái)?shù)量。

在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，比特狀態(tài)有“0”或者“1”。

但是在量子計(jì)算機(jī)中，量子比特狀態(tài)可以是“0”或“1”，也可以同時(shí)是“0”和“1”。

這就是量子物理的疊加特性。

量子比特的數(shù)量很重要，因?yàn)樗鼈兪橇孔佑?jì)算機(jī)的基本要素。但是為了確定量子計(jì)算機(jī)的完整性能，我們還需要考慮另外兩個(gè)因素。

2．錯(cuò)誤率

就像打高爾夫一樣，錯(cuò)誤率總是越低越好。系統(tǒng)的極限錯(cuò)誤率量化了其給出錯(cuò)誤結(jié)果的頻率。

錯(cuò)誤率包含了可能不會(huì)出現(xiàn)在單個(gè)量子比特中的系統(tǒng)性錯(cuò)誤。

總體錯(cuò)誤率對(duì)于確定計(jì)算的準(zhǔn)確率而言非常重要。

3.  量子比特的關(guān)聯(lián)性

最后，關(guān)聯(lián)性也是決定量子體積的重要因素之一。

關(guān)聯(lián)性決定了量子計(jì)算機(jī)中哪些量子比特對(duì)可以被糾纏在一起。有些硬件可以直接將系統(tǒng)中的任意兩個(gè)物理量子比特糾纏到一起進(jìn)行操作。其它硬件則只能對(duì)相鄰的量子比特對(duì)進(jìn)行操作。

當(dāng)量子比特完全關(guān)聯(lián)之后，它們就能更高效地執(zhí)行算法，以更少的步驟解決問(wèn)題，并且充分利用量子比特有限的相干時(shí)間。

隨著量子體積的增大，人們可以更快地使用量子計(jì)算機(jī)解決真正復(fù)雜的問(wèn)題。

“這意味著我們可以通過(guò)量子計(jì)算做到更多過(guò)去遙不可及的事情，”分析師Smith-Goodson說(shuō)。