Google 公開量子 AI 園區:新一代「糾錯機制量子電腦」將在此誕生!

Google quantum
Google 全新量子 AI 園區

量子運算技術不斷發展,雖然還無法像 5G、電動車一樣大規模商用,但仍舊取得不少突破。IBM、微軟等企業提出不少量子運算的軟硬體,Google 也在 2019 年表示取得量子霸權,也就是量子電腦算力超越全球最強的超級電腦,讓量子電腦獲得全球專注。

Google 計劃要在 10 年內打造出全球首座實用且採用糾錯機制的量子電腦,期望用於 AI、能源永續問題等研究。近日,Google 對外公開位於加州聖塔芭芭拉的全新量子 AI 園區,這個園區,擔負著研發糾錯機制量子電腦的重責大任。

量子電腦更能自然反映真實世界的複雜性

當今,AI 已用於氣候變遷與新冠病毒的研究,替人類發展帶來貢獻。然而目前 AI 大多在 2 進位制的傳統電腦運行,它們無法正確模擬分子,就算處理不大的分子,也會迅速耗盡算力。但大自然遵循的是量子力學的邏輯,原子之間的交互是隨機的。

量子電腦就是處理這類運算的優良方案。量子電腦使用量子位元,也稱 qubit 或 Q 位元,能夠處於複雜的疊加狀態,因此能自然地反映出真實世界分子的複雜性。借助採用糾錯機制的量子電腦,可以在投資昂貴的真實模型之前,模擬分子的運作及互動,進而測試、發明新的化學程序和新材料。這些新的運算能力,將有助於加速開發出效能更強的電池、節能肥料、標靶藥物以及更新的 AI 結構,進一步優化整體效能。

為了這個目標,Google 正在打造 1 百萬個物理量子位元,並採用糾錯機制的量子電腦。這對現今不到 100 個量子位元的中等規模的系統來說是一大進步。

Sycamore 量子處理器,具有 54 個可獨立控制的量子位元和 88 個可調式耦合器。

Google 正在開發採用糾錯機制的量子電腦

建構系統前,必須先打造出世界第一個「量子電晶體」,讓兩個運用糾錯機制的「邏輯量子位元」可以一起作業,並且找出可以將幾百,甚至幾千個「量子電晶體」堆疊起來,組成採用糾錯機制的量子電腦,這個階段將會費時數年。

為了打造量子電晶體,也需要證明可以將 1,000 個物理量子位元編碼成 1 個邏輯量子位元。運用量子糾錯機制,這些物理量子位元能彼此合作,組成一個長期存在、幾近完美的量子位元。除非失去電源,否則這個永遠存在的量子位元能夠維持一致性,開創出屬於量子運算的新時代。

而打造出邏輯量子位元時,也需要證明,將越多物理量子位元參與糾錯,越能及早防範錯誤發生。由於量子位元極容易出錯,所以這點相當重要。這是 Google 目前正在量子 AI 園區進行的研究,為打造實用且採用糾錯機制的量子電腦而努力。

參考資料

Google 新聞稿(作者:Google 量子 AI 團隊主任工程師 Erik Lucero)

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:Google)

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