新的世界记录！霍尼韦尔首次测得2048量子体积

光子盒研究院出品

12月30日，Quantinuum(霍尼韦尔量子计算部门与剑桥量子合并后的公司)宣布，由霍尼韦尔提供支持的H系列量子计算机首次测得2048量子体积，再次刷新了该公司此前保持的世界纪录。

2020年10月，Quantinuum公司推出其离子阱量子计算机System Model H1的第一代，称为H1-1，测得量子体积为128。量子体积(QV)是由IBM引入的一项指标，用于衡量量子计算系统的整体能力和性能，而与技术路线无关。计算量子体积需要运行一系列复杂的随机电路，并对结果进行统计测试。

2021年以来，Quantinuum的离子阱硬件组(以前称为霍尼韦尔量子解决方案)对H1-1进行了多次升级，2021年3月测得512的量子体积记录，2021年7月又实现了1024。同时，Quantinuum向客户和合作者发布了第二代H1量子计算机，称为H1-2。System Model H1-2使用与H1-1相同的离子阱架构、控制系统设计、集成光学和光子学。

2021年以来，研究人员对两台H1量子计算机的升级包括改进门和测量保真度、减少内存错误、更快的电路编译以及包含实时经典计算资源和使用12个量子比特的量子操作，而初始版本只有10个量子比特。

这种方法的独到之处在于，能够在性能一致的同时提供近乎连续的能力升级。

“我们的客户经常评论他们可靠地获得预期结果的能力，包括在运行深度电路和使用中间电路测量、量子比特重用和条件逻辑等复杂功能。”硬件团队商业运营主管Brian Neyenhuis说。

就在上周，H1-2量子计算机测得的量子体积为2048，这是有史以来在量子计算机上测得的最高量子体积。H1量子计算机的性能继续实现2020年3月宣布的每年10倍的增长。

在测试中，平均单量子比特门保真度为99.996(2)%，平均双量子比特门保真度为99.77(9)%，状态制备和测量(SPAM)保真度为99.61(2)%。研究人员运行2000个随机生成的量子体积电路，每个电路运行5次，使用标准优化技术，平均每个电路产生122个双量子比特门。

H1-2成功通过了2048量子体积的基准测试，在69.76%的时间内返回heavy output(输出概率大于概率集合中值的输出)，高于2/3阈值，置信度为99.87%。

下图显示了Quantinuum量子体积测试的heavy output以及每次测试通过的日期。所有测试均高于通过相应量子体积基准测试的2/3阈值。其中圆圈表示heavy output的平均值，小提琴图显示直方图分布。蓝色数据显示系统性能结果，红点对应于建模的、包含噪声的模拟数据。白色标记是2σ误差的下限。

下图显示了每个2048量子体积电路的单独heavy output。蓝线是heavy output的平均值，橙色线是较低的2σ误差线，在818次电路运行后越过2/3阈值，显示通过。

这是Quantinuum在2021年宣布的最后一项重大进展，不久前他们发布了世界上第一个量子增强型密钥生成平台Quantum Origin。进入新的一年，Quantinuum总裁兼首席运营官Tony Uttley说：“我们期待2022年继续保持强劲势头，预计在多个应用领域取得进展，H系列量子计算机也会进一步取得进展。”

参考链接：

https://www.quantinuum.com/pressrelease/demonstrating-benefits-of-quantum-upgradable-design-strategy-system-model-h1-2-first-to-prove-2-048-quantum-volume

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