IBM behaalt het hoogste Quantum Computing volume tot nu toe

Tijdens de 2019 American Physical Society bijeenkomst onthult IBM een nieuwe wetenschappelijke mijlpaal en kondigt het hoogste kwantumvolume tot nu toe aan. Quantum Volume is een meting, een door IBM ontwikkelde procedure, die bepaalt hoe krachtig een kwantumcomputer is, rekening houdend met zowel poort- en meetfouten, apparaatoverlapping, als apparaatconnectiviteit en efficiëntie van de circuit-compiler. Hieruit volgt dat hoe hoger het Quantum Volume, hoe realistischer complexe problemen die kwantumcomputers kunnen oplossen, zoals het simuleren van chemie, het modelleren van financieel risico en supply chain-optimalisatie.

IBM heeft de kracht van haar kwantumcomputers sinds 2017 jaarlijks verdubbeld. IBM heeft quantumcomputers in mei 2016 voor het eerst beschikbaar gemaakt voor het publiek via haar IBM Q Experience quantum cloud-service.

BM's onlangs onthulde IBM Q System One (foto) quantumcomputer, met een vierde generatie 20-qubit-processor, heeft een Quantum-volume van 16 geproduceerd, ongeveer het dubbele van dat van de huidige IBM Q 20-qubit IBM Q Network-apparaten, die een Quantum Volume van 8. 

qubits

Verschillende factoren bepalen het kwantumvolume, inclusief het aantal qubits, connectiviteit en coherentietijd, plus de berekening van poort- en meetfouten, apparaatoverlapping en efficiëntie van de circuit-softwarecompiler. 

Naast het produceren van het hoogste kwantumvolume tot nu toe, weerspiegelt de prestatie van IBM Q System One (foto) enkele van de laagste foutenpercentages die IBM ooit heeft gemeten, met een gemiddelde 2-qubit poortfout van minder dan 2 procent, en de beste poort behaalt minder dan 1 procent foutenpercentage. Om een volledig functionele, grootschalige, universele, fouttolerante quantumcomputer te bouwen, zijn lange coherentietijden en lage foutenpercentages vereist.

Partners 

Quantum Volume is een fundamentele prestatiemetriek die de voortgang meet bij het nastreven van Quantum Advantage, het punt waarop kwantumtoepassingen een aanzienlijk, praktisch voordeel bieden dat verder gaat dan wat klassieke computers alleen kunnen. Potentiële use-cases, zoals het nauwkeurig simuleren van de batterijcelchemie voor elektrische voertuigen, het leveren van een kwadratische versnelling van de prijsbepaling van afgeleide producten, en vele andere worden al onderzocht door IBM Q Network partners. Om Quantum Advantage in de 2020s te bereiken, is IBM van mening dat we elk jaar minimaal Quantum Volume moeten blijven verdubbelen. 

In " Cramming more components  upon integrated circuits", uit 1965, stelde Gordon Moore dat het aantal componenten per geïntegreerde functie exponentieel zou groeien voor klassieke computers. De voortgang van het IBM Q-systeem sinds 2017 vertoont een vergelijkbaar groeipatroon, ondersteunend het uitgangspunt dat Quantum Volume elk jaar moet worden verdubbeld en een duidelijk stappenplan presenteert voor het behalen van Quantum Advantage.

"Vandaag stellen we een routekaart voor quantum computing voor, omdat ons IBM Q-team ernaar streeft een punt te bereiken waarop kwantumberekening een echte impact zal hebben op wetenschap en bedrijf," zei Dr. Sarah Sheldon , leider van IBM Q Quantum Performance team, toegewijd aan kwantumverificatie bij IBM Research. "Terwijl we wetenschappelijke doorbraken maken en gevallen van vroeg gebruik voor quantum computing nastreven, is ons doel om door te gaan met het stimuleren van een hoger kwantumvolume om uiteindelijk het quantumvoordeel te demonstreren."

IBM bij APS 

IBM Fellow Dr. Jay Gambetta  zal benchmarkinggegevens presenteren voor IBM Q System One en aanvullende IBM Q-systemen, evenals het belang van Quantum Volume bij het bereiken van Quantum Advantage in een uitgenodigde APS talk, Benchmarking NISQ-Era Quantum Processors op vrijdag 8 maart.

IBM Q-wetenschapper Dr. Lev Bishop zal ook dieper ingaan op deze resultaten tijdens zijn APS maart-bijeenkomst X35.00001: Software en hardware voor verbeterd kwantumvolume van transmon-processors op vrijdag 8 maart. Meer informatie over IBM's kwantumcomputerbenchmarks is te vinden via het IBM Research blog.

Werk van IBM Q-wetenschappers en hun collega's zullen tijdens de APS bijeenkomst in meer dan 35 gesprekken worden gepresenteerd.