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。
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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