「量子霸权」真的来了：谷歌论文正式在《自然》杂志发表(2)

量子计算机上每次运行随机量子电路都会生成一个比特串，比如0000101。由于量子干涉，我们多次重复实验时，一些比特串比其他比特串极容易出现。然而，随着量子比特的数量（宽度）和门周期的数量（深度）增加，在经典计算机上为随机量子电路找到最可能的比特变得异常困难。

在实验中，我们先使用12个到53个量子比特运行随机简化电路，保持电路深度不变。我们使用经典模拟检查量子计算机的性能，并与理论模型进行了比较。一旦我们证实了系统正常工作，就运行有53个量子比特的随机硬件电路，且深度不断增加，直至达到经典模拟变得不可行的地步。

估算量子霸权电路的验证时间，这个值与Schrödinger-Feynman算法的量子比特数和周期数有关。红星表示实验电路的估计验证时间

该结果是针对内容扩展的Church-Turing论题的第一个实验挑战；该论题声称，经典计算机可以有效地实现任何“合理的”计算模型。借助无法在经典计算机上合理模拟的第一个量子计算，我们开辟了有待探索的计算新领域。

Sycamore处理器

量子霸权实验是在一个名为“Sycamore”的完全可编程的54个量子比特处理器上进行的。该处理器由二维网格组成，其中每个量子比特与另外四个量子比特相连。因而，芯片有足够的连接性，以至于量子比特状态在整个处理器当中快速交互，从而使总体状态不可能用经典计算机有效地模拟。

量子霸权实验的成功归功于我们改进了双量子比特门，经过增强的并行机制可靠地获得了创记录的性能，即使同时操作多个门。我们使用一种新型的控制旋钮实现了这个性能，该控制旋钮能够关闭相邻量子比特之间的交互，这大大减少了这种多连接量子比特系统中的错误。通过优化芯片设计以降低串扰，并开发避免量子比特缺陷的新控制校准，我们进一步提升了性能。

我们在二维正方形网格中设计了电路，每个量子比特与另外四个量子比特相连。该架构还向前兼容，以便实现量子纠错机制。我们将54个量子比特的Sycamore处理器视为一系列功能更强大的量子处理器中的第一个。

热图显示了同时操作的所有量子比特的单量子比特（e1；十字块）和双量子比特（e2；条块）Pauli误差。所示布局遵循处理器上量子比特的分布。

测试量子物理

（编辑：ASP站长网）