Quantum-Supremacy，翻譯過來就是“量子霸權(quán)”。
量子霸權(quán)這個(gè)概念次其實(shí)由來已久，后來經(jīng)過一位叫做約翰·普雷斯基爾的美國理論物理學(xué)家的推廣而火了。
約翰·普雷斯基爾最早就預(yù)言說一個(gè)擁有超過50個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)，在處理某些問題的時(shí)候就能超過所有的經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)，到那時(shí)候就可以稱之為量子霸權(quán)的時(shí)代。
不過約翰·普雷斯基爾看到如今量子計(jì)算機(jī)龜速一般的進(jìn)展，他覺得自己的話說的有點(diǎn)太滿了，于是就次一級(jí)的換了一種說法，即：不久的將來人類能用上含噪聲的中型量子（NISQ）技術(shù)。
如果約翰·普雷斯基爾來到葉華的科技別墅莊園，看到地下庫的這臺(tái)已然滿足迪文森佐五大標(biāo)準(zhǔn)的量子計(jì)算機(jī)，估計(jì)回頭就會(huì)寫一篇糾錯(cuò)性質(zhì)的文章，重新高舉“量子霸權(quán)”的時(shí)代已經(jīng)降臨。
量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)并不會(huì)瞬間為世界帶來天翻地覆的變化，但它在高精尖科技研發(fā)領(lǐng)域的作用也是無可估量的。
葉華已然確定了量子計(jì)算機(jī)的十大應(yīng)用場景。
【數(shù)字型量子模擬與模擬型量子模擬】，葉華要模擬人體基因陣列圖譜，量子模擬應(yīng)用必須得涉及，缺其不可。
另外九大應(yīng)用場景分別是量子優(yōu)化器、量子硬件測試平臺(tái)、量子退火、抗噪量子回路、量子深度學(xué)習(xí)、量子矩陣求逆、量子推薦系統(tǒng)、量子半定規(guī)劃、量子加速。
觀摩許久的北川綾子忍不住好奇的道：“量子計(jì)算機(jī)近些年非常火熱，似乎有一位美國的科學(xué)家說具備50到100個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)也許就能執(zhí)行超越當(dāng)前經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)能力范圍的任務(wù)，我看新聞?wù)f谷歌已經(jīng)做到了72個(gè)量子比特了，你的怎么才64位…”
“蛤？聽你的意思是看不起咯？居然敢……我看你是欠日！”葉華頓時(shí)不滿的看著她。
“對(duì)呀，人家早就想飽食終日呢。”北川綾子笑盈盈的望著她，一顰一笑千嬌百媚的，滿滿的帶著挑釁的味道。
看她這般，鉤太直了，葉華才不上她得當(dāng)，收回目光呵呵的道：“那幫媒體人懂什么？也就你信了，谷歌做到了72個(gè)量子比特，量子霸權(quán)到來了嗎？好像也沒聽谷歌說過進(jìn)行了大的質(zhì)因數(shù)分解了？”
北川綾子反駁道：“你怎么就知道了？也許谷歌內(nèi)部已經(jīng)做到了呢？只是為了商業(yè)保密而已，就像你一樣。”
葉華淡定的笑道：“谷歌是上市公司，要是真的有這么大的突破，絕對(duì)會(huì)在第一時(shí)間公布最新研制成果以推高市值。”
看到北川綾子無言以對(duì)卻又噘嘴的樣子大有理不直氣也壯似的，葉華本想說服她，但想想好像也沒必要啊。
她不是這方面的專業(yè)人才，而量子力學(xué)這門科學(xué)本身就玄乎其玄的，和一個(gè)內(nèi)行人交流隨便一個(gè)量子分支學(xué)科都能聊個(gè)三天三夜，何況對(duì)一個(gè)外行人？
葉華確認(rèn)所有數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行正常之后，大手一掃關(guān)掉了跟前的所有全息浮空屏，轉(zhuǎn)身對(duì)她說道：“你去把急救醫(yī)療箱給我?guī)怼！?br/>
北川綾子不知道他要醫(yī)療急救箱做什么，但也走出了地下室前去取來。
望著她消失的方向，葉華收回目光繼續(xù)工作。
對(duì)于女人，也許說不服她，但是可以日服的啊。
正所謂江河日下，曠日持久，如日方升。
說起來谷歌做到72個(gè)量子比特的消息，這里面很大程度都是半懂不懂的媒體或炒作、或誤導(dǎo)的結(jié)果，只能騙騙不明真相的吃瓜群眾了，普雷斯基爾說的50~100個(gè)量子比特指的是能夠同時(shí)進(jìn)行并行運(yùn)算的量子比特，也就是量子邏輯比特。
這其中涉及到了一個(gè)“量子編碼”的問題，因?yàn)樗杏昧孔颖忍剡M(jìn)行計(jì)算都是基于概率的，這就存在一個(gè)誤差，所以就需要犧牲更多的量子比特來糾錯(cuò)。
所謂“量子編碼”因此也叫“量子糾錯(cuò)碼”，而谷歌所謂的72個(gè)量子比特只是物理層面的，把每一個(gè)量子比特放在那兒可以放的更多，但如果不能進(jìn)行邏輯運(yùn)算放再多也沒什么卵用。
而在邏輯比特層面，谷歌搞的那個(gè)72個(gè)Qubit就相當(dāng)于9個(gè)邏輯比特，因?yàn)樾枰?個(gè)為一組涌來糾錯(cuò)，每一組其實(shí)就只有1個(gè)邏輯比特了。
即便如此準(zhǔn)確度也不能達(dá)到百分之百，因?yàn)橹灰昧恕傲孔蛹m錯(cuò)碼”就意味著谷歌研制的量子計(jì)算機(jī)沒有解決迪文森佐標(biāo)準(zhǔn)第四條，即：要有一種解決有效退相干的辦法。
而葉華現(xiàn)在打造的這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)已然滿足迪文森佐五大標(biāo)準(zhǔn)，是一臺(tái)真正意義上的量子計(jì)算機(jī)，這64比特指的是能夠同時(shí)進(jìn)行并行運(yùn)算的量子比特，對(duì)應(yīng)的則是谷歌的9個(gè)量子比特，而谷歌對(duì)應(yīng)的72個(gè)Qubit，葉華這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)則是128個(gè)Qubit。
IMB公司公布的Qubit數(shù)量也很多，但實(shí)際上的邏輯Qubit大概只有6個(gè)左右。
谷歌用每8個(gè)一組來糾錯(cuò)，準(zhǔn)確度也就70~80%左右，也就是邏輯門的保真度了，他必須要這么干，實(shí)際上糾錯(cuò)組越多就越靠近正確答案，但永遠(yuǎn)不能保證100%準(zhǔn)確，這是個(gè)硬傷，當(dāng)下全世界的量子計(jì)算機(jī)研究機(jī)構(gòu)，除了葉華解決了退相干這個(gè)硬傷，沒人能解決。
至于葉華研制的這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)是用什么來做量子比特，當(dāng)然是用量子的某個(gè)雙態(tài)系統(tǒng)了，就是用一個(gè)光子的兩個(gè)自由度來做兩個(gè)Qubit。
64個(gè)量子比特就是64個(gè)光子，也就是128個(gè)Qubit，并且他們相互糾纏，術(shù)語叫做GHZ態(tài)，這是一種特殊的量子糾纏。
想要用多量子的GHZ態(tài)其實(shí)是一件非常困難的時(shí)期，葉華用的64個(gè)光子，是用這些光子的動(dòng)量、軌道角動(dòng)量這兩個(gè)自由度完成了128個(gè)Qubit的GHZ態(tài)制備和表征。
實(shí)際上許多歐美的物理學(xué)家認(rèn)為用線性光學(xué)來做量子計(jì)算機(jī)的道路是走不通的，就是直接用光子的偏振、角動(dòng)量、軌道角動(dòng)量這些來做量子比特。
但潘建偉教授的團(tuán)隊(duì)率先實(shí)現(xiàn)了用光子的偏振、動(dòng)量和軌道角動(dòng)量三個(gè)自由度完成了GHZ態(tài)的制備和表征。
葉華直接完成了兩個(gè)自由度的GHZ態(tài)的制備與表征。
至于為什么說難，難到走不通，是因?yàn)樘y集成了，做個(gè)試驗(yàn)需要一大堆設(shè)備來保證光子的相干性和壽命。
事實(shí)上也確實(shí)如此。
別墅地下庫里，葉華研制的這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)的體格就極其龐大，其中耗費(fèi)了很多的設(shè)備和資源，就是為了保證光量子的相干性和壽命問題。
光子是很脆弱的，單個(gè)光子碰到哪兒都能被吸收了，所以想要做成千上萬個(gè)Qubit并實(shí)現(xiàn)集成小型化，以現(xiàn)有的技術(shù)手段和材料幾乎是不可能的。
不能進(jìn)行集成，也就意味著無法普及民用。
葉華其實(shí)有辦法來保護(hù)光子的相干性和壽命問題，那就是通過“場”來解決，不過他現(xiàn)在并沒有這么做，那會(huì)耗費(fèi)他更多的時(shí)間和精力去搞新技術(shù)的突破，新材料的制備等等。
他并沒有忘記自己搞這個(gè)最初是干什么的，僅僅是為了模擬自身的基因陣列，獲得完整的基因圖譜而實(shí)施可控變異而已。
現(xiàn)在有一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)能用了，就行了，以后的事情以后再說。
歐美人覺得不行，但是潘建偉教授就另辟蹊徑，光子多了不好集成，但是可以用一個(gè)光子的多個(gè)自由度來做量子比特啊，這就是潘建偉教授的厲害之處。
這并非是葉華最想搗鼓出來的，他只不過是再進(jìn)一步。
這種方法確實(shí)可行，就是代價(jià)高了一些，但對(duì)于葉華來說，只要做到50~100個(gè)，能夠運(yùn)算，造出一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)就足夠了。
……
，