2月16日，記者獲悉，阿里巴巴達摩院公布新型量子指令集，不僅大幅提升核心指令的執行效率和精度，也大幅提高了編譯效率和性能。該成果發表于物理學頂刊《物理評論快報》最新一期上，期刊評議認為，該項工作同時在理論和實驗上證明了新型指令集的優越性，其發展的方法將有助于革新業界設計量子指令集的范式。
達摩院新型量子指令集成果發表在《物理評論快報》的截圖
量子指令集（QIS，quantum instruction set）規定了量子芯片內最基本的邏輯操作，是連接量子軟件和底層硬件的核心界面。指令集對計算機的性能至關重要，而量子計算不同于經典計算的是，其硬件和軟件的研究同時處于早期并且迅速發展的階段。這導致量子芯片設計者會從日新月異的硬件出發，探索最適合硬件原生實現的指令集，優化指令的執行時間和精度。而同時，量子軟件最終需要編譯到指令集上來執行，所以量子軟件開發者會從軟件編譯和執行的效率出發來考慮指令集。量子計算機最終的效率是軟件和硬件效率的乘積，這要求指令集的設計必須突破這種各自為政的模式，兼顧軟硬件的性能。
達摩院量子實驗室基于從芯片設計到軟件性能的端到端評估，發展了一套軟硬件協同的框架用以設計量子指令集。在此框架下，研究團隊提出了以2比特量子門SQiSW作為核心指令的新型量子指令集，從理論和實驗上展示了該指令集對軟硬件性能同時的提升。
達摩院以SQiSW門為核心的新指令集實現了執行精度和編譯性能的大幅提升
實驗表明，相比以主流的iSWAP門為核心的指令集，達摩院SQiSW門核心指令的自執行時間減少50%，錯誤率降低41%；執行基準量子程序所需的指令數減少26%，最終錯誤率降低50%，充分展現出新指令集簡潔且高效的特性。
“從理論創新，到數字模擬，再到物理實現和實驗，這一工作是我們多學科能力的聚合。”達摩院量子實驗室負責人施堯耘表示，“多學科高度融合既是實現量子計算的內在要求，也是達摩院量子實驗室能力結構的亮點。”
達摩院fluxonium量子芯片
據悉，《物理評論快報》（Physical Review Letters）是物理學界收錄最具影響力的進展和變革性思想的頂級學術刊物。此前，達摩院關于fluxonium超導量子芯片的成果就曾發表于該刊物。
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