智東西（公眾號(hào)：zhidxcom）
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智東西2月23日?qǐng)?bào)道，今日，Alphabet及谷歌CEO桑達(dá)爾·皮查伊發(fā)布博客文章，宣布谷歌量子AI研究人員首次通過實(shí)驗(yàn)證明，通過增加量子比特的數(shù)量來減少錯(cuò)誤是可能的。相關(guān)研究論文已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature。
博客鏈接：https://blog.google/inside-google/message-ceo/our-progress-toward-quantum-error-correction/
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05434-1
三年前，谷歌的量子計(jì)算機(jī)首次演示了一項(xiàng)計(jì)算任務(wù)，其性能超過了最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這是其構(gòu)建大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)路線圖上的一個(gè)重要里程碑，也是許多人一直期待的“Hello，world”時(shí)刻。但在科學(xué)進(jìn)步的漫長(zhǎng)過程中，這只是使量子應(yīng)用對(duì)人類進(jìn)步有意義的一步。
如今，谷歌迎來第二個(gè)里程碑時(shí)刻：首次實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展邏輯量子比特的實(shí)驗(yàn)。
在量子計(jì)算中，一個(gè)量子位是量子信息的基本單位，它可以呈現(xiàn)比0和1更豐富的狀態(tài)。谷歌的突破代表了其如何操作量子計(jì)算機(jī)的重大轉(zhuǎn)變。谷歌不是在量子處理器上逐個(gè)處理物理量子位，而是將一組量子位視為一個(gè)邏輯量子位。因此由49個(gè)物理量子位制成的邏輯量子位的性能優(yōu)于由17個(gè)量子位制成的邏輯量子位。
谷歌量子計(jì)算機(jī)通過以一種被稱之為量子算法的有序方式操縱量子比特來工作。
挑戰(zhàn)在于，量子比特非常敏感，即使是雜散光也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤，而隨著量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，這個(gè)問題會(huì)更加嚴(yán)重。實(shí)用的量子計(jì)算所需的量子比特錯(cuò)誤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于今天的錯(cuò)誤率，彌補(bǔ)這一差距需要量子糾錯(cuò)。
量子糾錯(cuò)通過對(duì)多個(gè)物理量子比特進(jìn)行編碼以形成“邏輯量子比特”來保護(hù)信息，并且被認(rèn)為是生產(chǎn)錯(cuò)誤率低到足以進(jìn)行有用計(jì)算的大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的唯一方法。
谷歌不再計(jì)算單個(gè)量子比特本身，而是計(jì)算邏輯量子比特，通過將量子處理器上大量的物理量子比特編碼為一個(gè)邏輯量子比特，希望降低錯(cuò)誤率，從而實(shí)現(xiàn)有用的量子算法。
皮查伊在博客文章中寫道，谷歌一直在朝著擴(kuò)展邏輯量子比特實(shí)驗(yàn)的這一里程碑和未來的里程碑努力，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)有潛力為數(shù)百萬人的生活帶來實(shí)實(shí)在在的好處，包括被用于識(shí)別新藥物的分子、用更少的能量制造肥料、設(shè)計(jì)從電池到核聚變反應(yīng)堆等更有效的可持續(xù)技術(shù)、進(jìn)行物理研究等等。
因此，谷歌正在努力最終為客戶和合作伙伴提供量子硬件、工具和應(yīng)用程序，包括通過谷歌云提供量子計(jì)算相關(guān)技術(shù)。
為了進(jìn)一步挖掘量子的潛力，谷歌還需實(shí)現(xiàn)更多的技術(shù)里程碑，以便以低錯(cuò)誤率擴(kuò)展到數(shù)千個(gè)邏輯量子比特。
前方還有很長(zhǎng)的路要走。谷歌技術(shù)的幾個(gè)組件需要改進(jìn)，從低溫到控制電子到量子比特的設(shè)計(jì)和材料。隨著這些發(fā)展，大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)將更加清晰。開發(fā)量子處理器也是人工智能輔助工程的一個(gè)很好的測(cè)試平臺(tái)，因?yàn)楣雀杼剿魇褂脵C(jī)器學(xué)習(xí)來改進(jìn)其流程。
考慮到量子計(jì)算的強(qiáng)大潛力，谷歌也在采取措施負(fù)責(zé)任地開發(fā)量子計(jì)算。該公司與政府和安全社區(qū)的合作伙伴關(guān)系正在幫助創(chuàng)建可以保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)流量免受未來量子計(jì)算機(jī)攻擊的系統(tǒng)，將確保谷歌云、安卓和Chrome等服務(wù)在量子未來依然安全可靠。
皮查伊說，谷歌將繼續(xù)努力，直到有一天量子計(jì)算機(jī)可以與經(jīng)典計(jì)算機(jī)協(xié)同工作，擴(kuò)展人類知識(shí)的邊界，幫助找到世界上一些最復(fù)雜問題的解決方案。?
來源：谷歌官方博客，Nature
