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关键信息：谷歌推出了拥有72量子比特的量子芯片Bristlecone，达到了单量子比特门错误率0.1%，双量子比特门的错误率0.6%的优秀成绩。Bristlecone为量子模拟、优化和机器学习的应用提供了一个实验平台。
关键意义：这是量子比特芯片领域的重大进展，超越了业界公认的50量子比特芯片就可以达到量子霸权的标准，向量子计算超越经典超级计算机又迈进了一步，加速了人工智能算法训练和科学难题的解决。
在近日召开的洛杉矶美国物理学会会议（APS）上，谷歌推出了拥有72量子比特的量子芯片Bristlecone，超越了IBM的50量子比特的计算机原型和英特尔49量子比特芯片，一时登上了量子霸权的风口浪尖。
▲科学家在谷歌量子人工智能实验室安装芯片
72量子比特意味着什么呢？
量子比特是量子计算机里面的一种信息单元，与传统计算机的0或1不同，量子比特可能是0~1中任何一个数字也可能是二者的叠加；受自身特性的限制，量子比特极不稳定，除了需要在极低的温度下存放外，还不能受到任何冲力或震动，任何一点外力都有可能破坏它的位置导致量子比特崩盘，因此放置了72个量子比特的芯片就像在针尖上立了72个鸡蛋。
量子比特数量提升，错误率保持低平
Bristlecone除了能够研究量子比特的系统错误率和可扩展性，也为量子模拟、优化和机器学习的应用提供了一个实验平台。谷歌认为，随着72量子位芯片的发展，他正在展示出量子霸权。
量子霸权通常意义上讲是量子计算机超越经典超级计算机的表现。谷歌曾表示：经计算，49量子比特的量子芯片就可以实现量子霸权。可随着IBM 50量子比特芯片的发布，谷歌的49量子比特芯片也被如今的72量子比特芯片所代替。
本次谷歌的72量子位芯片Bristlecone是从9量子位基础上发展而来的，在2014年，《自然》杂志就报道了9量子比特的芯片设计，当时谷歌人工智能量子实验室的研究科学家Kelly解释说，该芯片达到了读数错误率为1%，单量子比特门错误率为0.1%，双量子比特门的错误率是0.6%的好成绩。
Bristlecone的一个重要特征，是使用了与9量子比特芯片相同的模式进行耦合、控制和读出的，在此基础上扩展成为的一个包含72个量子比特的正方形数组。而它的错误率却依然保持在9量子比特的水平。
Bristlecone芯片（左）及其图示（右），每个X代表一个量子比特
Bristlecone的另一个重要特征，是它仍然可以进行经典的计算机模拟，这是目前验证量子计算机是否正确运行的唯一方法(因为可以交叉核对答案)，而且它可以在经典计算机上实现加速。下图表示了错误率和量子比特数之间的关系，红线代表谷歌研究方向。我们可以看出，随着时间的增长，量子位数量越多，错误率越低是谷歌人工智能的研究方向。
IBM、微软和英特尔在量子领域的进展
去年11月，IBM宣布构建出50个量子比特原型机，这一举动被认为IBM在量子霸权领域的重要举措。与谷歌的72量子比特芯片可提供量子测试类似，IBM 量子系统的Quantum Experience允许任何人、企业、大学等编写和提交自己的量子应用程序或实验，以便在IBM的量子计算设备上运行。
微软是接触量子比特较早的企业，发现出首个拓扑量子位。量子位最早的用途之一就是帮助人工智能研究人员利用机器学习，加快训练算法的劳动密集型流程。例如，如果量子计算能够把 Cortana 数字助理算法训练的时间从一个月缩短到一天，这将是人工智能发展的重大进步。“即使其它保持不变，Cortana 的速度也会提高 30 倍。”微软首席研究与战略官表示。
但目前微软并未推出量子比特芯片，它的研究方向在别的方面，比如为量子计算机设计新的编程语言并在量子模拟器上进行测试。但在今年1月底，《金融时报》 曾发文称，谷歌和微软将在接下来的几周内推出自己在量子领域的重大进展，现在谷歌已发布，接下就看微软了。
在今年的CES上，英特尔宣布已制造出49量子比特的芯片Tangle Lake，其之前的量子芯片为17量子比特，并交付给了合作伙伴进行测试，使量子比特芯片不再局限于科研成果。
▲英特尔17位量子比特芯片
虽然一提到量子就会让人联想到神秘力量，但是专家认为量子计算有许多实际用途，因为它能让科学家在几分钟、几小时内，完成目前最先进经典计算机用几十亿年才能完成的计算，而这意味着人们可以解答之前经典计算机无法解决的科学难题。
2018年将是量子芯片实现重大突破的一年，年初巨头们便纷纷推出量子领域的新进展，但无可否认的是，量子计算仍处在初级阶段，量子芯片已研发出来，下一步的挑战是考虑如何运用它们。
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