量子计算机|7000量子比特！D-Wave即将发布全球最强量子计算机重器

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编译 | 夏舍予
编辑 | 徐珊
智东西7月11日消息，根据外媒IEEE Spectrum报道，量子计算机的领头公司D-Wave预计将在2023或2024年发布下一代量子计算机系统Advantage2的正式版。今年六月， D-Wave已经在Leap量子云系统上发布了Advantage2的原型机。
Advantage2系统是D-Wave的第六代量子计算机系统，其量子比特连接数从Advantage1的15个增加到了20个， D-Wave将这种20个量子比特的拓扑命名为Zephyr拓扑（Zephyrtopology）。
D-Wave此次发布的Advantage2原型机有500多个量子比特，而即将发布的正式版有7000个量子比特。 D-Wave称，届时7000量子比特计算机将成为世界上功能最强大的量子计算机。

▲D-Wave此前发布过的退火量子计算机
一、一次运行两次计算，量子计算机数据计算量更大D-Wave的Advantage2属于退火量子计算机系统。
目前量子计算机的常见种类有两种：门模型量子计算机（gate model quantum computers）和退火量子计算机（annealing quantum computers）。门模型量子计算机电路中的量子比特以固定的顺序相互作用，而退火量子计算机电路中的量子比特却是在基态中相互作用，基态就是量子计算机在缓慢冷却过程中找到的最低能量状态。
量子计算机与传统计算机有很大不同。传统计算机打开晶体管表示数值1 ，关闭晶体管表示数值0 ，这是两种互斥状态。但是量子计算机可以同时表示0和1两个数值。这是由于量子物理的特性，每个量子比特会存在一种叠加状态。在这种状态下，每个量子比特的本质是1又是0 ，所以每个量子比特可以一次性进行两次计算。量子比特纠缠得越多，量子计算机的能力就越强。

▲D-Wave的Leap云系统
二、退火量机独特优势，寻找最优解实验物理学家兼D-Wave退火量子产品负责人埃米尔·霍斯金森（Emile Hoskinson）说：“退火量子计算机通常应用于解决优化问题。退火量子计算机可以从所有可能的情况中找到最佳解决方案，例如绘制出从A点到B点的最快路线。 ”
霍斯金森进一步解释说，以在室外空间寻找最低点为例，传统的计算机可能会在表面上找一个随机点，然后以这个点为基准，四处寻找比这个点更低的点，直到再也找不到更低的点为止。但是通过这种方法，计算机找到的通常只是局部最小值。而退火量子计算机可以在表面上同时找很多个点，以这些作为基准，减少结果出现局部最小值的几率。

▲D-Wave的CEO：Vern Brownell
三、Advantage2连接数更多，能够处理更复杂优化问题当采用Zephyr拓扑时， Advantage2系统的量子比特连接数是20个。
霍斯金森表示，在实验中， Advantage2成功找到最佳解决方案的几率是89% ，比82%成功率的Advantage1表现更好。这是因为Advantage2的量子比特的连接性更强，多个量子比特可以通过一种被称为嵌入（embedding）的策略连接在一起。
霍斯金森表示，量子比特之间的连接性非常重要，这就好比是一个社交网络，网络中节点之间的连接数量增加，其影响和互动的复杂性也会增加。
霍斯金森说：“复杂性可以体现在解决问题所需要的计算规模上，例如变量数量和约束条件等。复杂性同样可以体现在商业案例的应用上。如果企业改变了时间表或者供应链的计划安排，又需要快速从所有可能的情况中找到最佳解决方案，这种情况会增加问题的复杂性。而Advantage2系统可以更好、更快地解决这类复杂问题的应用。 ”