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昨日，由霍尼韦尔量子解决方案部门与剑桥量子合并而成的量子公司Quantinuum报告称[1]，其再次刷新了量子计算机的性能，实现了又一里程碑。其 H1-1 系统连续创造了两项性能记录，量子体积 (QV) 达到 16,384 (2^14 ) 和 32,768 ( 2^15 )。这是迄今为止业界最高的量子体积纪录，是QV指标的一个巨大飞跃。衡量量子硬件开发的进展几乎没有商定的基准。量子体积是最早的量子基准之一，最初由IBM提出，经过多年的发展，至今成为一个被广泛认可的基准，作为一个衡量量子计算机性能的专用指标，影响因素包括量子比特数、测量误差、设备交叉通信及设备连接、线路软件编译效率等。 就量子计算机的发展而言，单凭增加量子比特的数量来扩大量子体积是不够的，而量子体积越大，量子计算机性能就越强大，能解决的实际问题就越多。 凭借行业领先的量子操作保真度，和全连接量子比特，尽管Quantinuum的物理量子比特比其他许多商业系统要少，但其离子阱技术在这一指标上表现出色，Quantinuum H1-1 成功通过了量子体积 16,384 基准测试，在 69.88% 的时间内输出大量结果，并通过 32,768 基准测试，在 69.075% 的时间内输出大量结果。 高输出频率是衡量量子计算机的测量输出与理想模拟结果匹配程度的简单度量。这两个结果都高于三分之二的通过阈值，具有很高的置信度。 量子体积达到 16,384 (2^14 ) 和 32,768 ( 2^15 )，是迄今为止业界的最高记录。图｜H1-1 的输出频率达 2^15 (QV 32,768)Quantinuum 发布了一篇博客（Quantum Volume 首次达到 5 位数：从 5 个角度看它对量子计算意味着什么）[1] 详细介绍了导致最新 QV 分数的许多改进。 官方表示，最新的 QV 里程碑展示了系统模型 H1 的性能的提升，改进双量子位门保真度，同时保持高单量子位保真度、高 SPAM 保真度和低串扰。 这些里程碑的平均单量子位门保真度为 99.9955(8)%，具有完全连接的量子位的平均双量子位门保真度为 99.795(7)%，状态准备和测量保真度为 99.69(4)%。 摩根大通全球技术应用研究负责人 Marco Pistoia 是一位著名的潜在量子计算机用户，他指出：“这是量子计算的一个非凡里程碑，与我们从 Quantinuum 看到的技术一致。在我们的研究中，过去几年我们在他们的量子计算机上产生了突破性的算法，这使我们在摩根大通能够处于量子计算的前沿。”相比之下，QV 指标的发起者 IBM 去年春天报告其 Falcon r10 的 QV 达到 512，并在其年底的IBM 量子峰会上将其列为亮点。然而不同的是，IBM 的系统是超导量子比特。2022 年，由洛斯阿拉莫斯国家实验室研究人员发表的一篇论文 [2]（Quantum Volume in Practice: What Users Can Expect from NISQ Devices）显示了多家供应商的 QV 结果，Quantinuum 在测试时是迄今为止表现最好的。由IBM制定的关于量子设备的性能度量标准，不仅考虑量子比特的数量，还要考虑量子比特的连通性、门的测量误差、相干时间的增加、设备串扰的减少，以及软件对线路编译效率的改进等。随着量子体积的增加，量子计算机解决真正复杂问题的能力则越强。 极限保真度（Typical Limiting Fidelity）对于保真度，数字越高越好。系统的极限保真度量化了得到正确答案的频率。指量子比特保持其叠加状态的持续时间长短。其退相干时间越长，则运行效率越高。在进行量子计算实验时，所有的量子操作要在量子退相干之前完成，才能保证量子操作的保真度。量子比特中相干性的丧失，导致量子比特的叠加态坍缩为经典态。这可能是由于有意测量量子比特，也可能是由于系统中的噪声或故障所导致。连通性定义了量子计算机中可以纠缠的量子比特对。一些硬件可以将纠缠操作直接应用于系统中的任何两个物理量子比特。其他硬件只能在物理上彼此相邻的量子比特对上运行。 全连接意味着任何量子比特都可以与任何其他量子比特直接交互，而无需中间量子比特交互。这样可以实现更深的量子线路和更高级的算法，从而以更少的步骤解决问题，并充分利用量子比特有限的相干时间。 中间线路测量（Mid-circuit Measurement）中间线路测量是一项独特的功能，它允许在量子线路末端以外的其他位置选择性地测量量子比特。测得的量子比特的量子信息坍塌为经典状态（0或1），但是未测出的量子比特保留其量子状态。根据测得的量子比特，用户可以决定在线路中进一步采取什么措施。而量子比特一旦被测量，就可以将其重新初始化并重新整合到量子线路中，以重新用于其他操作。这样，可以用较少数量的量子比特对较大的系统建模。高分辨率旋转（High-resolution Rotations）霍尼韦尔系统模型H1使用基于激光的门来实现单量子比特门操作中的精确旋转，而不需要进行多步复合操作来产生相同的旋转角度。这样可以在线路深度范围内提高操作效率。-End-
引用：
[1]https://www.quantinuum.com/news/quantum-volume-reaches-5-digits-for-the-first-time-5-perspectives-on-what-it-means-for-quantum-computing
[2]https://arxiv.org/pdf/2203.03816.pdf
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