几周前,美国橡树岭国家实验室的 Frontier 仍是当今最快的超级计算机,然而 Google 最新量子芯片 Willow 问世,将使运算进入全新境界。
2012 年成立至今的 Google Quantum AI 达成重大里程碑,9 日发布量子芯片 Willow,拥有 105 个量子位。
与2019年相比,Willow的成就是巨大跃进,当时Google宣布其量子处理器可在3分钟内完成一个数学方程式,而超级计算机则要10,000年。 现在 Willow 可在不到 5 分钟完成「随机电路采样」(random circuit sampling,RCS)的基准测试,相同运算需要 Frontier 花费 26 位数超长年份才能完成,比宇宙诞生的时间还要久。
除强大性能外,研究人员找到一种减少错误的方法,Google 称之为量子运算一大挑战之一。 量子运算使用的是量子位(quantum bit,qubit),而不是代表1或0的位。 量子位是一种可以同时存在多种状态的单位,例如 1、0 以及介于两者之间的任何状态。
Google 指出,量子位很容易出错,因为它倾向于与环境快速交换信息。 Google 研究人员发现一种通过向系统引进更多量子位来减少错误的方法,并且能够实时纠正错误,这项研究结果已在科学期刊《自然》(Nature)发表。
「这一历史性成就在该领域被称为『低于阈值』──可在扩大量子位数量的同时减少错误」,Google Quantum AI 创办人Hartmut Neven 在官方部落格文章写道,「你必须证明低于阈值才能显示纠错方面的真正进展,自 1995 年 Peter Shor 引进量子纠错以来,这是一项突出的挑战。」
Google 下一目标是执行第一个有用的、超越经典的运算挑战,既是与现实世界的应用程序相关,还要传统电脑无法达成。 展望未来,量子技术对于收集AI训练数据将是不可或缺的一环,更有助于发现新药、为电动车设计更有效率的电池,以及加速核融合和新能源替代方案等进展。