IonQ宣布推出世界上最强大的量子计算机

光子盒研究院出品

2月23日，IonQ(NYSE: IonQ)宣布，其最新的量子计算机IonQ Aria已经实现了创纪录的20个算法量子比特，并根据面向应用的标准行业基准，进一步巩固了其作为业界最强大的量子计算机的领先地位[1]。

2020年，IonQ提出了算法量子比特(#AQ)，作为一个面向应用的指标，帮助行业评估量子计算机在现实世界中的效用。他们粗略地将N量子比特计算机的#AQ定义为使用N个量子比特和N²个双量子比特门可以成功实现的最大电路的大小。当时，他们还给出了量子体积(QV)和#AQ的关系式，即QV = 2^#AQ，20个算法量子比特相当于100万QV。

而现在，IonQ进一步定义并增加了#AQ指标的严谨性，并解释了IonQ Aria相对于其行业同行的基准测试结果。

#AQ的定义受到了由美国量子经济发展联盟(QED-C)标准和性能基准技术咨询委员会(TAC)领导的面向应用的性能基准工作的启发。该委员会的工作基于一套算法建立了衡量量子计算机性能的框架，并采用体积图(见图1)来显示结果。#AQ的定义是从这个框架中提取一个单一数字指标的简单扩展[2]。

简单地说，#AQ指的是通过使用QED-C提出的一系列算法基准来评估系统中算法相关的量子比特的数量，专注于量子计算机的实际应用。

与QED-C的研究一样，IonQ首先根据当前流行的几种量子算法的实例定义基准，并且将与这些算法对应的电路的成功概率表示为放置在2D图上的彩色圆圈，其X、Y轴是与算法实例对应的电路的“深度”和“宽度”(即量子比特数量)。

然后，#AQ=N可以被定义为宽度为N、深度为N²的最大方框的边。那么，如图1所示，IonQ Aria的#AQ为20个，Quantinuum Model H1-1的#AQ为12个，IBM Guadeloupe和Rigetti Aspen-M-1的#AQ分别为6个和5个。

QED-C基准测试结果表明，与竞争对手的量子计算机相比，IonQ的俘获离子量子比特与IonQ的量子操作系统更加精确。如图1所示，IonQ Aria能够成功执行包含超过550个门的量子电路，而超导系统(包括IBM和Rigetti)只能执行包含几十个门的电路。这使得IonQ在量子算法的实际运用上大大超过了同行。

图1 使用QED-C面向应用的基准测试对量子计算机进行比较。粉色矩形表示量子算法可能成功的范围。X轴表示量子电路深度，Y轴表示电路宽度，即量子比特的数量。IonQ的结果证明了超过550个门的能力，而超导系统只有几十个门。其中，IonQ和Quantinuum为俘获离子量子计算机，IBM和Rigetti为超导量子计算机。

IonQ联合创始人兼首席技术官Jungsang Kim表示：“拥有20个#AQ意味着可以执行一个超过20个量子比特的参考量子电路，其中包含400多个纠缠门操作，并且有信心获得正确结果。使用IonQ Aria，我们已经执行了六种不同的量子算法，这些算法被QED-C确定为对量子行业有实际意义。我们非常兴奋地分享关于可以在IonQ Aria上成功执行的量子计算水平的消息，这远远超过了当今市场上公开可用的任何东西。”

IonQ联合创始人兼首席科学家Christopher Monroe说：“我们一直强调，未来，IonQ将既是一家硬件公司，也是一家软件公司。我们已经将这一点付诸实践，针对一系列算法优化重新配置我们的硬件，并通过自动化软件以不同方式运行相同的算法来减少错误。”

图2 Jungsang Kim(左)和Christopher Monroe(右)

IonQ打算在未来几个月向同行评议期刊提交基准数据及其背后的技术。IonQ还计划在即将到来的会议上讨论#AQ，例如将于2022年3月举行的量子信息处理(QIP)国际会议。

IonQ表示，“在2021年夏天进行的一项独立的全行业基准测试研究中，IonQ Aria的早期实例被证明是市场上最强大的量子计算机。”IonQ Aria已经用于商业应用，如IonQ与汽车领域的客户合作，探索更有效的电池化学和金融服务，了解股票市场的相关性。未来几个月将向更多客户推广该应用。

参考链接：

[1]https://ionq.com/news/february-23-2022-ionq-aria-furthers-lead

[2]https://ionq.com/posts/february-23-2022-algorithmic-qubits/#definition

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