幾秒完成 47 年任務(wù)，谷歌曝光量子計(jì)算機(jī)新突破

據(jù)業(yè)內(nèi)最新消息，谷歌曝光了一款量子計(jì)算機(jī)，據(jù)說該計(jì)算機(jī)可以幾秒內(nèi)完成現(xiàn)有最好超級(jí)計(jì)算機(jī) 47 年才能完成的計(jì)算任務(wù)。

據(jù)悉，谷歌科學(xué)家近日在 ArXiv 平臺(tái)上發(fā)布預(yù)印本論文表示在量子計(jì)算機(jī)方面取得重大突破，世界領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī) Frontier 需要 47.2 年才能匹配谷歌最新的計(jì)算機(jī)的計(jì)算量。

2019 年谷歌推出了 53 量子位的 Sycamore 處理器，而本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步升級(jí)了 Sycamore 處理器已提升達(dá)到 70 個(gè)量子位。谷歌表示升級(jí) Sycamore 處理器之后，雖然受到相干時(shí)間等其它因素的影響，其性能是此前版本的 2.41 億倍。

在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們執(zhí)行了隨機(jī)電路采樣任務(wù)。在量子計(jì)算中，這涉及通過運(yùn)行隨機(jī)電路和分析結(jié)果輸出來測試量子計(jì)算機(jī)的性能，以評(píng)估其在解決復(fù)雜問題方面的能力和效率。53 個(gè)量子位的 Sycamore 處理器只需要 6.18 秒就能完成，而新版 70 個(gè)量子位的 Sycamore 處理器速度更快。

實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的前景是誘人的，一個(gè)量子位可以編碼更多的數(shù)據(jù)，而不僅僅是像傳統(tǒng)二進(jìn)制計(jì)算機(jī)那樣的 0 或 1，這意味著理論上量子計(jì)算機(jī)可以更強(qiáng)大。然而量子位對(duì)干擾很敏感，甚至是光和溫度變化的干擾。這導(dǎo)致更高的錯(cuò)誤率，使得量子計(jì)算機(jī)的輸出不可信。添加的量子位越多，錯(cuò)誤率就越高。

然而，谷歌的量子工程團(tuán)隊(duì)表示在最新的實(shí)驗(yàn)中，工程師們利用量子糾錯(cuò)來降低錯(cuò)誤率，同時(shí)也使量子陣列變得更大。谷歌的工程師將各個(gè)量子位分組為 49 個(gè)數(shù)組，形成單個(gè)邏輯量子位。谷歌之前使用的是 17 個(gè)量子位組，但新的 49 個(gè)量子位設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了更低的錯(cuò)誤率。

谷歌表示這是第一次有人在不增加錯(cuò)誤率的情況下擴(kuò)展邏輯量子位，這可能是實(shí)用量子計(jì)算機(jī)道路上的一個(gè)重要里程碑。谷歌引用了潛在的用例，例如為醫(yī)療用途建模新分子、改進(jìn)電池技術(shù)以及設(shè)計(jì)發(fā)電聚變反應(yīng)堆。

創(chuàng)建具有較低錯(cuò)誤率的更大邏輯量子位是朝這個(gè)方向邁出的一大步，但量子計(jì)算的硬件和軟件必須首先改進(jìn)。谷歌正在尋求控制電子和低溫技術(shù)的升級(jí)，以使我們朝著正確的方向前進(jìn)，并且該公司 Sycamore 2 量子芯片的材料也將得到改進(jìn)。

這可能會(huì)讓我們到達(dá)量子計(jì)算在現(xiàn)實(shí)世界中具有用途的地方，谷歌表示它已經(jīng)在為這一天做好計(jì)劃。該公司正在與政府機(jī)構(gòu)和更大的安全社區(qū)合作，確?；ヂ?lián)網(wǎng)流量和谷歌的云服務(wù)在強(qiáng)大、可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)世界中保持安全。

據(jù)谷歌工程師稱，這一突破背后的谷歌工程師在將量子計(jì)算機(jī)用于實(shí)際應(yīng)用方面邁出了重要一步。隨后工程師建造了一臺(tái)功能齊全且有用的量子計(jì)算機(jī)，這有助于解決困擾該技術(shù)的問題之一。

量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被譽(yù)為計(jì)算的未來，能夠進(jìn)行在我們今天使用的經(jīng)典計(jì)算機(jī)上非常困難或不可能的計(jì)算，但它們也容易出錯(cuò)，這是該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的主要問題之一?，F(xiàn)在谷歌研究人員表示已經(jīng)找到了一種構(gòu)建該技術(shù)的方法糾正這些錯(cuò)誤。該突破代表著量子計(jì)算機(jī)功能使用之路上的一個(gè)里程碑。