Google发表72量子位元的量子处理器Bristlecone，可望成为量子霸权的先驱

Google的量子AI实验室（Quantum AI Lab）在本周一（3/5）对外展示了具备72个量子位元的Bristlecone量子处理器，将作为Google量子技术的测试平台，并可支援量子模拟、最佳化与机器学习等应用。此外，Google亦认为Bristlecone很有机会实现量子霸权（Quantum supremacy）。

Google科学家Julian Kelly表示，该实验室的目标是打造一个可解决实际问题的量子电脑，Google的策略是以相容于未来通用纠错量子电脑的系统来探索近期的应用，为了让量子处理器能够执行超越传统模拟器范围的算法，需要的不只是大量的量子位元，更重要的是处理器在读取与逻辑操作上的低错误率。

Google展示拥有72个量子位元的量子处理器Bristlecone，右图每个“X”代表一个量子位元：(来源：Google)

所谓的量子霸权指的是外界相信量子运算装置有朝一日将能解决传统电脑无法解决的问题。尽管量子电脑的运算能力大过传统电脑，但目前最大的挑战是量子的相干性容易受到环境影响而消失，造成“退相干”（decoherence）效应而出现运算错误，也让低错误率成为今日量子运算的显学。

Bristlecone保留了Google先前发表之9量子位元线性阵列技术的物理结构，只是扩大成72个量子位元，它最佳的读取错误率为1%，单量子位元闸的错误率是0.1%，双量子位元闸的错误率为0.6%。Google量子AI实验室的目标是随着量子位元增加的同时，借由可靠的纠错能力来降低错误率。

Kelly指出，倘若量子处理器可于够低的错误率下运作，那么它便能够超越传统超级电脑解决科学问题的能力，达到所谓的量子霸权，但此一成就必须仰赖足够的量子位元数量与运算长度，迄今尚付之阙如。

根据Google的估算，量子霸权可在量子位元数为49、电路深度（circuit depth）超过40，以及双量子位元闸错误小于0.5%的状态下达成，且很有机会在Bristlecone上被实现。

除了Google之外，IBM在去年底已开发出50量子位元的原型机，而英特尔（Intel）亦于今年发表49量子位元芯片，三大巨头并肩朝量子霸权迈进。