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离子阱量子计算再迎新高!提前一年,IonQ冲破#AQ 35技术壁垒

发布时间:2024-01-26

 

今天,量子计算行业领军企业IonQ宣布成功提前一年实现了35个算法量子比特(#AQ)的技术里程碑目标。

 

IonQ在推文中表示,#AQ35是公司2024年的技术目标,“我们很高兴提前一年完成了这一目标”。

 

IonQ硬件和软件路线图
 
IonQ的目标是构建量子计算机,并通过成功执行对客户至关重要的应用,为客户创造价值。
 
该公司的路线图基于在基于应用的基准上实现不断提升的性能,该基准代表了商业算法方法中最有前途的方向。
 
因此,IonQ在最大的量子行业联盟QED-C的基础上,推出了一个名为Algorithmic Qubits(#AQ)的基准。
 
系统提供的#AQ越高,量子计算机就能为合作伙伴和客户创造更多商业价值。
 
这一重要的里程碑是在IonQ Forte上实现的,充分利用了IonQ量子计算机的独特优势:拥有高保真捕获离子量子比特和业界唯一的全对全连接架构。
 
#AQ指标源自量子经济发展联盟(QED-C)在一项独立的全行业研究中制定的算法基准协议。在该基准中,最复杂的电路决定了最终的#AQ分数,根据量子比特数和门数进行评估。
 
此次,IonQ Forte的#AQ达到了35,能够同时考虑超过340亿种不同的可能性
 
IonQ的#AQ扩展战略依赖于整个量子计算堆栈的优化
 
在#AQ 35上,IonQ的系统将比以往任何时候都更有助于解决量子应用问题,例如在量子机器学习和量子化学领域的应用。
 
IonQ首席执行官兼总裁彼得·查普曼(Peter Chapman)表示:“提前一年实现2024年技术性能里程碑,进一步巩固了IonQ在开发世界上最强大、最精确的商用量子系统方面的技术领先地位。”
 
截至目前,包括QuantumBasel在内的国际组织已经购买了IonQ的#AQ35系统
 
 

 

IonQ Forte采用了创新方法实现捕获离子量子计算。

 

在IonQ于2022年发布Forte时,其关键的差异化特征之一是软件可重构性。

 

这意味着工程师们可以在Forte中动态重新配置元素,而无需在其他架构中进行制造。

 

因此,Forte在设计之初就考虑到通过硬件和软件的组合升级来突破性能极限。

 

先是推出了#AQ 29,现在又推出了#AQ 35,IonQ将Forte定位为能够运行更宽电路的系统,同时保持高门保真度和全对全的量子比特连接。

 

在新宣布的#AQ 35中,有两个关键因素功不可没:增加的量子比特(硬件优化)和更高效的编译(应用优化)

 

首先,量子比特数从30个增加到36个。由于对可配置AOD进行了优化,这些额外的量子比特的增加不会影响栅极保真度或连接性。

 

这是一个巨大的成功,因为原来30个量子比特的计算状态空间维度约为10亿,而36个量子比特的维度超过680亿。

 

——虽然这看起来可能不是很大,但它代表了潜在量子态数量增长64倍。

 

其次,IonQ设计并安装了新的检测光学器件,以精确成像和测量更长的量子比特链。

 

但硬件改进只是其中一部分:IonQ还提高了编译器的性能。

 

在#AQ 29成果中,IonQ受到了#AQ储存库中两个电路系列的深度限制:蒙特卡罗(MC)和振幅估计(AE)电路。

 

要通过#AQ 35,工程师们需要在7量子比特上通过MC和AE基准电路,在其Qiskit规范中,分别需要982和868个双量子比特门。

 

用于通过#AQ 29的编译器对这些电路进行了优化,将MC门减少了46%,AE门减少了32%。

 

最近,#AQ 35编译器通过应用新颖的编译策略,有效地搜索电路中重复的小量子比特块,将MC的双量子比特门数减少了97%,仅为26门;将AE的双量子比特门数减少了95%,仅为36门。

 

值得注意的是,即使经过大量编译器优化,工程师们仍然需要运行深度电路,特别是,AQ #35容量受限于35量子比特上的相位估计(243个双量子比特门)、35量子比特上的哈密顿模拟(306个双量子比特门)和26量子比特上的量子傅立叶变换(335个双量子比特门)。

 

之前的#AQ29和最新的#AQ35测试结果比较
 
现在,#AQ 35编译器在MC和AE电路上非常有效,客户可以利用这些性能提升,而无需付出额外的成本或开销。
 
 
IonQ表示,为了确保将客户的实际问题作为研发和产品战略的中心,工程师们将继续投资于基于应用的基准,并计划在未来几个月内发布一份技术手稿、介绍更多#AQ 35成果的细节。
 
 
同时,IonQ的目光将紧盯硬件路线图上的下一个目标:#AQ 64。
 
“我们相信 #AQ 64 将成为行业的一个转折点,在这个转折点上,足以创造商业价值的大型复杂电路能够在IonQ硬件上成功执行。”
 
参考链接:
[1]https://ionq.com/posts/how-we-achieved-our-2024-performance-target-of-aq-35?utm_source=press+release&utm_medium=paid&utm_campaign=AQ+35
[2]https://www.hpcwire.com/off-the-wire/ionq-surpasses-milestone-achieves-35-algorithmic-qubits-ahead-of-schedule/

[3]https://quantumcomputingreport.com/ionq-increases-their-quantum-processor-performance-from-aq29-to-aq35/

 

 

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