IBM 再次將「量子體積」翻倍,量子電腦的算力以每年 2 倍的速度穩定成長!

IBM 的量子電腦與研究人員

量子電腦的運算能力再度提升!IBM 在今年的 CES 大會上宣布,旗下量子電腦 Raleigh 的量子體積達到 32,比去年的 IBM Q System One 多上一倍。

早在 2017 年,IBM 就訂下「量子體積每年翻倍」的目標,而 IBM 每年都有達標。量子體積有何重要性?為什麼 IBM 要讓它每年翻倍?

IBM 研究目標:讓量子體積每年翻倍

量子體積(Quantum Volume)是 IBM 在 2017 年制定的量化指標,用來衡量量子電腦的運算能力。根據 IBM 的 官方說明 ,量子體積是「用於測量量子電腦的強大程度」的指標;科技新報 解釋 ,量子體積的具體含義是「設備在給定的空間和時間內完成的量子計算有用量」。IBM 表示,影響量子體積的因素很多,例如量子位元數量(Number of Qubits)、設備連接(Device Connectivity)、相干時間(Coherence Time)、閘門和測量誤差(Gate and Measurement Errors)、設備交叉通訊(Device Cross Talk)及電路軟體編譯效率(Circuit Software Compiler Efficiency)等。但簡單來說,量子體積愈高,代表運算能力愈強,可以解決更複雜的問題。

量子體積的重要性,在於它是通用指標,可以在不同的量子電腦間比對。也就是說,IBM 的量子電腦與 Google 的量子電腦之間,可以透過量子體積來比較運算性能。

2017 年,IBM 訂下「量子體積每年翻倍」的目標。而這 4 年來:

2017 年:Tenerife,5 qubit,量子體積 4
2018 年:Tokyo,20 qubit,量子體積 8
2019 年:IBM Q System One,20 qubit,量子體積 16
2020 年:Raleigh,28 qubit,量子體積 32

IBM 推出的量子電腦,每年都有達標。

IBM 每年都將量子體積翻倍。圖片來源:IBM

而 IBM 要讓量子體積每年翻倍的原因,是為了取得「量子優勢」(Quantum Advantage)。IBM Q 的策略暨系統總裁 Bob Sutor 表示,為了能在未來 10 年達到量子優勢,必須讓量子體積每年翻倍,確保量子電腦的運算力成長。

「量子優勢」具有產業應用的實際意義

量子優勢指的是,量子電腦能在運算速度、運算空間上取得超越傳統電腦的優勢;也就是說,量子電腦能在短的時間內,解決傳統電腦需要大量時間運算的問題。

Google 在 2019 年發表論文,表示使用量子電腦,只花 200 秒就完成傳統超級電腦費時 1 萬年的運算,聲稱達到了量子霸權(Quantum Supremacy)。量子優勢與量子霸權的概念很類似,都是量子電腦的運算性能遠超過傳統電腦,但兩者的概念有些微的差異。

量子霸權的層級較低。根據美國雜誌《富比世》的 說法 ,量子霸權是「單一公司」達成的量子成就,實驗性質較高,對產業、社會還不會有立即的影響;而量子優勢的尺度是「產業等級」,指的是量子電腦在金融、醫療、科研等應用上有重大突破,產業、政府開始導入量子電腦,解決實際生活上的問題,例如預測金融市場、開發新藥等等。

目前人類還必須突破不少門檻,才可以達到量子優勢的目標,而「量子體積每年翻倍」是 IBM 訂下的里程碑,只要這個目標達成,人類就可以穩定的向量子優勢邁進,讓量子電腦進入到我們的產業與生活之中,提升交通效率、醫療品質等等,增進人類福祉。

參考資料來源:
1.《IBM》:〈Quantum Takes Flight: Moving from Laboratory Demonstrations to Building Systems
2.《Forbes》:〈IBM Doubles Its Quantum Computing Power Again
3.《科技新報》:〈「量子體積」概念到底是什麼?不如稱為「量子密度」更貼切
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Flickr CC Licensed

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