量子處理器。
量子處理器

Google 昨(11/11)於線上舉辦 Google Inventors 活動,找來 Google 在人工智慧、軟體、AI 量子、AI 工程的團隊工程師分享人工智慧以及量子科學在醫學、洪水預測以及計算領域的應用。

Google 量子 AI 團隊首席工程師盧賽羅(Erik Lucero)在影片中親自導覽首度公開的 Google AI 量子園區,該園區位於加州聖塔芭芭拉,從 2019 年就開始規劃建設,內有 Google 第一個量子數據中心、量子硬體研究實驗室、量子晶片製造中心、採用糾錯機制的量子電腦等。

說到這裡,可能得先說明什麼是量子運算技術。

如今,AI 已經被用於氣候變遷、新冠病毒等研究,替人類發展帶來貢獻,然而當前 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,具有更豐富的動力學,這會輕易地耗盡現在的運算邏輯。

而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,甚至是更新的 AI 結構,進一步優化整體效能。

量子處理器實驗區可能是「全宇宙最寒冷的地方」

而在導覽的一開始,盧賽羅展示了單個「量子處理器」(本文首圖)以及集成後放入的低溫冷卻系統以確保量子處理器可以運作的實驗室區域,該低溫環境為 10  milliKelvin(克爾文,溫度單位),「可能是全宇宙最寒冷的地方」。

量子處理器運作的實驗室區域,低溫環境為 10 milli kelvin(克耳文),盧賽羅形容,這可能是全宇宙最寒冷的地方。

看看我們的低溫恆溫器內部

量子處理器運作的實驗室區域,低溫環境為 10 milli kelvin(克耳文),盧賽羅形容,這可能是全宇宙最寒冷的地方。

根據《科技大觀園》,現行量子電腦大多都會利用低溫環境來滿足量子運算的條件,當量子電腦在極端低溫環境下時,每個原子的平均動能都非常低,不會破壞別人的量子態,如此一來,科學家就可以操縱在量子現象出現的環境中,藉由量子的疊加態、糾纏、測量等現象來完成特殊的量子運算。

而這些從量子處理器延伸出來的傳輸線一路連接至園區中央的辦公開間,就讓園區內的 Google 工程師可進行相關研究。在昨天的記者會上,Google 研究科學家暨電機工程師 Marissa Giustina 也指出,團隊中的確有人是「量子運算專家」,但量子科技所需要的人才,通常來自不同的、相當廣泛的背景,從軟體工程師、硬體工程師、電氣工程到機械工程的人才,彼此相互探究不同領域,才能幫助 Google 達到在量子運算領域的目標。

盧賽羅說,Google 將量子運算視為一項 10 年投資,這意味著目前 AI 量子園區仍屬於早期階段。

而 Google 在今年 7 月發表論文,研究人員稱,真正的「時間晶體」已經可以透過 Google 的量子電腦進行觀察了。這篇具有里程碑意義的論文,作者數量也高達 100 多人。

Marissa Giustina 也表示,Google 的終極目標是希望創造遠比現有運算模式更加龐大的算力,將持續拓展量子位並建造自有量子處理器。

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盧賽羅說,Google 現在正朝著下一個里程碑邁進,以建造出新一代糾錯機制量子電腦,也就是打造  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,將是一項偉大的進步,以幫助人類找到下一個巨大的 eureka moments。