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2022量子技术全景展望——量子硬件、算法、软件、互联网(光子盒)-119页

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2022-11-22 09:15:59
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2022量子技术全景展望——量子硬件、算法、软件、互联网(光子盒)简介

目录 第一章 量子硬件展望 1 一、超导量子比特迎风而上 2 1、IBM 在基础路线图取得重要进展 2 2、谷歌蓄势待发,准备下一次飞跃 5 3、中国科学技术大学祖冲之掀起热议 7 4、Rigetti 专注于模块化 9 5、D-Wave 加…

目录
第一章 量子硬件展望 1
一、超导量子比特迎风而上 2
1、IBM 在基础路线图取得重要进展 2
2、谷歌蓄势待发,准备下一次飞跃 5
3、中国科学技术大学祖冲之掀起热议 7
4、Rigetti 专注于模块化 9
5、D-Wave 加速前进 10
6、众多参与者推动技术发展 11
二、离子阱:通往逻辑量子比特 12
1、IonQ 大放异彩 12
2、AQT 展示了一个真正的基于机架的系统 15
3、霍尼韦成立 Quantinuum,并继续交付产品
4、离子阱互连的创新 17
5、离子阱门的创新 17
三、光子学揭示了它的另类前景 18
1、PsiQuantum 迈出重要一步 18
2、中国科学技术大学九章 2.0
继续前进 22
3、xanadu 详细介绍了自己的路线 23
4、Quix 继续销售处理器 25
四、中性原子引领量子模拟 25
五、硅自旋量子比特实现三次飞跃 27
六、NV 色心有其独特的潜力 30
六、猫量子比特开始成形 31
七、正确的事情 31
八、展望 2022
第二章 量子算法展望 34
一、 我们实现了什么 35
二、 寻找广泛的量子优势 37
1、变分量子算法 37
2、用于组合优化的量子退火 41
3、量子加速蒙特卡洛技术 43
4、量子机器学习 44
三、 早期容错机器 48
1、平方加速还不够 48
2、AlphaFold 与蛋白质折叠 49
3、哈密顿量模拟和 FeMoco
四、 长远眼光 53
1、量子算法的大统一理论 53
2、BQP(有界错误量子多项式时间)可轻松解决 54
五、 展望 2022
第三章 量子软件展望 58
一、量子先驱 59
二、早期门模型量子计算全栈公司 61
三、量子平台即服务 63
四、量子模拟器 65
五、量子软件初创公司 66
1、寻求长期支持 66
2、从算法到应用 67
3、更好的量子工具 71
六、建立低层控制 74
七、量子教育 77
八、当前的研究主题——房间里的大象 78
九、展望 2022
第四章 量子互联网展望 82
一、 直接威胁 82
二、 后量子密码到达拐点 83
1、问题类别的多样性很重要 86
2、迁移是一个更大的挑战 87
三、 量子密码提供了一个不断发展的工具集 88
1、量子随机性很重要 89
2、带外密钥传递 91
3、量子密钥分发(QKD)基本成熟 93
4、标准在成倍增加 98
5、数学与物理之间的紧张局势持续发酵 99
四、 太空带来了新的潜力 99
1、卫星 QKD
火起来了 100
2、纠缠分发的敲门砖 102
五、 未来的量子网络即将出现 102
1、量子网络指数级地增加量子计算机的能力 102
2、高级密码协议的持续进展 103
3、联网量子传感器的突破 104
4、实验室中的纠缠网络 105
六、 策略之争 107
七、 展望 2022
声明 110
关于我们 111
图目录
127 量子比特处理器 Eagle
图 2 谷歌量子计算路线图 7
图 3 祖冲之二号 66
比特量子处理器 8
图 4 D-Wave Advantage 10
图 5 IonQ 量子计算机 13
图 6 AQT 机架式量子计算机 15
图 7 霍尼韦 H
系列量子计算机的量子体积 16
图 8 PsiQuantum 量子计算芯片 19
图 9 中国科学技术大学九章二号 22
可编程光量子计算机 Borealis 24
256 比特量子模拟器 26
图 12 由 10
个量子点链组成的原子级量子集成电路 29
图 13 量子随机数平台 Quantum
图 14 变分量子算法示意图 37
图 15 量子退火用于组合优化 42
图 16 阿里巴巴股价的蒙特卡罗模拟 44
图 17 蛋白质折叠 51
图 18 量子堆栈 58
图 19 领先的量子公司 61
图 20 早期门模型全栈公司 62
图 21 量子 PaaS
图 22 量子模拟器 65
图 23 算法到应用 69
图 24 量子工具 74
图 25 建立低层控制 77
图 26 当前研究主题 79
图 27 迁移至后量子密码 88
图 28 欧洲量子通信基础设施计划 96
图 29 中国“墨子号”量子卫星 100
表目录
1 不同加密技术的对比 83
2 高级密码协议 103
万物理量子比特的设备,运行表面码(或类似)纠错,以提供多达 1000
逻辑量子比特。为了实现这一点,假设双量子比特(2Q)门保真度达到 99.9%
含噪声中等规模量子(NISQ)——一些参与者强调使用更适度
99.99%+的 2
多年来,门模型量子计算平台的非正式入门级基准一直是证明 2Q
高于 99%。随着经验和实际关注
99.9%(或者你需要提供一份来自量子纠错负责人的非常明确的说明,说明为什
么这个标准不适用于你)。正如我们将看到的,在 2021年,公司已经同时采用
一、超导量子比特迎风而上
推出了迄今为止最大的处理器——127Q
127 量子比特处理器 Eagle
修订版现在稳定实现约 0.3
毫秒(T1)的平均寿命。测试设备已达到 0.6
99.91%的 2
耦合器的引入。小型测试设备报告了令人鼓舞的结果,其 2Q
保真度为 99.85%。
99.9%的 2
在其约克镇高地的 200
焦于速度——一个(有争议的)具有代表
量子比特数——可用量子比特的数量(相互连接,可用于 2Q
个关键指标。因为在 50Q
有对之间的随机 2Q
加在一起,可能被证明是有用的高级指标019年,IBM 设备仅提供 16
处理器中提供 128
对手相比,OQC 也一直在使用固定频率的量子
是第一家通过亚马逊支架云平台提供处理器的非北美公司,这是一个
2、谷歌蓄势待发,准备下一次飞跃
谷歌计划到 2029年斥资“数十亿”美元开
的主要 2Q
旧门更复杂且速度稍慢(14ns → 26ns)。这是一个真正的
同的保真度(99.4% 2Qsim——还需要注意
99.9%的性能。
读出和复位——谷歌还实现了更快和更高保真度的读取,从 3000ns 和 96.2%
98.1%。一种新的多级复位操作也能够纠正泄漏错误。
提高到 600ns
1 表明系统纠错正在起作用,但
谷歌认为Λ为 10
99.9%+的 2
谷歌路线图——从现在到 2029年,逐步实现 100Q(逻辑量子比特原型
1000Q(逻辑量子比特)、10000Q(可平铺逻辑模块)、10
图 2 谷歌量子计算路线图
99.93%的新型 SNZ
99.87%的可调谐耦合器。
还展示了一个高保真度的 iSWAP 2Q
3、中国科学技术大学祖冲之掀起热议
2021年,中国科学技术大学凭借 66Q
2.1 能够执行 60Q,比悬铃木
祖冲之 2.0
能够执行 56Q
7 个量子比特,实现了一项新的计算难度世界纪录。
祖冲之——以中国天文学家和数学家的名字命名,他在公元 480年左右精确
计算出圆周率的数值,此后 800年无人超越。该设备采用
的保真度统计数据(99.4% 2Qsim)现在与“悬铃
度比最初版本的“悬铃木”要慢(24ns vs 12ns)。用科学术语来说
2.1 版之间提高的速度令
个足以正常运行的设备。读出保真度在祖冲之 2.0
2 个月的时间,这也许是我们可以期待的指标。更
量子(Origin Quantum)处于有利地位。它已经支持 24Q
升级到 64Q。在一轮成功的融资后,本源量子的估值达到 70
本源量子路线图——2021年 64Q、2022年 144Q、2025年
结束之前(2022年 3月之前),有可能升级到 20Q
项目最初的 100Q
在保真度这一关键指标方面,阿里巴巴也取得了重要进展。今年 3月,阿里
99.72%,达到了超导量子比特全球最佳水平。
的基本门速度(约 10
99.1%,CZ 为 98
美;保真度是有希望的(iSWAP 为.3%)。
2 新的量子比特设计 2023/24年,改进的相干性实现了改进
的连接性 2025年。
1 阶段验证多层堆栈中的量子比特;第
2 阶段
3 阶段演示逻辑量子比特操作;第
4 阶段:设计可扩展的特定任务
5 阶段:第一个集成通用处理器。
6、众多参与者推动技术发展
的集成量子比特控制方法吸引了众多投资,并在 2021年获得了英国
是在欧盟和印度等具有潜在独立意识的亚洲国家021年
项目引领了这项技术在欧洲的发展。
二、离子阱:通往逻辑量子比特
离子阱在 2021年占据了许多头条新闻
以其吸引眼球的 20
的学术合作者还更进一步,演示了 15Q
99.4%,逻辑 1Q
99.7%)。由于纠错经常
也取得了独立基准测试的成功021年,美国量子经济发展联
系统和 IonQ 的下一代硬件。与上一代相比
范围内运行,仍远低于我们希望看到的 400
图 5 IonQ 量子计算机

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    [回复] 5*ackerzyb   打分:100 分  发表时间:2022-11-23
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[回复] 5*ackerzyb   打分:100 分  发表时间:2022-11-23
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10085分70分55分40分25分10分
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