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未来十年内谷歌的目标是制造出首台有用的可纠错的量子计算机

2021-05-19 10:45:59  来源:网易科技

5月19日消息,谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊(Sundar Pichai)在其I/O开发者大会上宣布,谷歌正在美国加州圣巴巴拉建造新的量子AI园区,其中包括其首个量子数据中心。此外,该公司还计划在2029年之前制造出首台商用量子计算机。

谷歌量子AI首席工程师埃里克·卢塞罗(Erik Lucero)发布博客文章,进一步概述了该公司的目标。

以下为博客全文:

在未来十年内,谷歌的目标是制造出首台有用的、可纠错的量子计算机。这将加快解决世界上许多最紧迫问题的步伐,比如开发可持续能源和减少排放以养活世界上不断增长的人口,并释放新的科学发现,比如能提供更多帮助的AI。

为了开始我们的旅程,今天我们在加州圣巴巴拉揭开了我们新的量子AI园区面纱。这个园区包括我们的首个量子数据中心、量子硬件研究实验室以及我们自己的量子处理器芯片制造设施。在这里,我们的团队正在努力制造世界上第一台纠错量子计算机。

谷歌在20年前开始使用机器学习(用于搜索中的拼写检查),并在10年前领导了深度学习革命(先进神经网络,现代AI研发的领先方法)。AI和其他技术的这些进步使我们今天看到的许多令人难以置信的应用成为可能。展望未来10年,从气候变化到应对下一次疫情,许多最大的全球挑战都需要一种新的计算技术帮助应对。

为了制造更好的电池(减轻电网的负荷),或者制造肥料来养活世界而不会产生2%的全球碳排放,亦或者创造更有针对性的疫情药物,我们需要更好地理解和设计分子。这意味着要准确地模拟自然,但使用传统计算机不能很好地模拟分子。即使是中等大小的分子,计算资源也会很快耗尽。

但这就是量子计算机的用武之地。量子计算机使用量子比特,它们可以在复杂的状态叠加中纠缠,自然地反映了现实世界中分子的复杂性。有了纠错量子计算机,我们将能够模拟分子的行为和相互作用,这样我们就可以在投资昂贵的现实原型之前测试和发明新的化学工艺和新材料。这些新的计算能力将有助于加快发现更好的电池、节能化肥和靶向药物,以及改进和优化新的AI架构等。

我们在十年内制造出纠错量子计算机的旅程包括几个科学里程碑,首先就是构建纠错逻辑量子比特。为了实现这一目标,我们正踏上构建100万个物理量子比特的旅程,这些量子比特在一台房间大小的纠错量子计算机中协同工作。与今天不到100个量子比特的中等规模量子系统相比,这将是个巨大的飞跃。

要实现这一目标,我们必须构建世界上首个“量子晶体管”,即两个一起执行量子运算的纠错“逻辑量子比特”,然后想办法把数百到数千个量子比特拼接起来,形成纠错量子计算机。这将需要数年时间。

在这个过程中,我们需要证明我们可以用1000个物理量子比特编码一个逻辑量子比特。使用量子纠错,这些物理量子比特协同工作,形成一个长寿的、近乎完美的量子比特,直到断电,这开启了量子计算的数字时代。同样,我们期待多年的协调发展能够实现这一目标。

要做到这一点,我们需要证明,参与纠错的物理量子比特越多,你首先可以减少的错误就越多。考虑到物理量子比特非常容易出错,这是至关重要的一步。我们现在正在我们的量子AI园区里做这项研究。

我们已经在运行量子计算机,可以执行传统计算机无法完成的计算。为了继续这段通往构建有用的纠错量子计算机的旅程,并为人类提供一种适应自然工作方式的新工具,我们正在组建一个令人惊叹的团队,就在这里,就是现在,在谷歌的量子AI园区中,共同发明计算的未来。

(小小)

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