谷歌高调推出新一代量子芯片

参考消息网12月11日报道据法国《快报》周刊网站12月9日报道，谷歌公司在量子计算领域解决了30年难题。

人工智能的进展吸引了所有注意力。但与此同时，另一种跨代技术也在朝着好的方向发展——量子计算。谷歌公司9日公布了其量子计算领域的成果：取得了“两个重大进步”的最新一代Willow芯片。

破解30年“恶性循环”

第一个重大进步是“可指数级减少错误”。这个能力似乎看起来没什么，但是在量子计算领域却是一个巨大进步，主要是因为量子计算本身的方式。和使用0或1的传统比特计算机相反，量子计算机使用的是量子比特。这种量子比特同时存在多个状态叠加，这可以让很多运算同时进行，从而可以大幅减少解决问题或复杂方程式的时间。

然而，这些量子比特并不是很稳定：就连光粒子都有可能影响其状态并带来一种“消相干”现象。这种相互干扰可能会带来很难预计的错误。谷歌量子人工智能部门的哈特穆特·内文表示：“使用的量子比特越多，错误就会越多。”这就带来了量子计算领域的一个重大问题：处理器没办法在增强运力的同时又减少错误。这是困扰了科学家们“近30年”的一个恶性循环。

谷歌团队建立了一个可以实施纠错的机制。通过在很多量子比特上编码，研究人员们获得了“逻辑量子比特”。谷歌通过可靠办法运用了这些逻辑量子比特。该公司称：“随着量子比特数量的增加，Willow芯片可以指数级减少错误。”

速度超过最快超算

第二个重大进展是Willow速度更快。为了能测试量子处理器的效率，研究人员将之放置在了一个基准下进行融合通信(RCS)计算。法国蒙田研究所新技术项目负责人路易斯·弗里翁解释说，RCS可以衡量“量子计算机在回路可靠性等各种标准方面的能力。这一基准被谷歌使用，以对比量子处理器和传统计算机，以及衡量量子计算机在科研问题上能否超过传统计算”。换句话说，就是计算机领域的量子革命到底能否成为现实。

Willow的结果很有说服力。量子处理器不到5分钟处理了一个极为复杂的运算，这需要全球最快的超级计算机10的25次方年的时间才能完成。

谷歌在量子计算方面的长远目标是向大众开放。谷歌团队在公告中承认：“截至目前，整个行业只有两种体验。一方面，RCS可以估算量子计算机与传统电脑相比的效率，但还没有已知的现实应用；另一方面，科学界在计算机上的模拟有了令人感兴趣的新发现，但仍无法在传统计算机上实现。”要想让魔幻变为现实，需要能成功地将两者融合在一起。

可指数级减少错误

据英国《新科学家》周刊网站12月9日报道，谷歌推出了一种新的量子芯片，名为Willow。谷歌量子人工智能部门的朱利安·凯利说，这是该公司迄今为止最强大的芯片。

同样来自谷歌量子人工智能部门的哈特穆特·内文说，随着传统计算方法达到极限，Willow将在很长的时间内保持冠军地位。

目前尚不清楚的是，鉴于RCS基准测试没有实际应用，Willow是否真的可以运用于实际。凯利说，在基准测试上取得成功是量子计算机具备可用性的“必要条件，而非充分条件”，但任何无法在RCS测试中表现出色的芯片日后都没有机会投入实用。

谷歌团队还有另一个理由相信Willow前景可期——它非常善于纠正自己的错误。量子计算机容易出错的倾向是目前它在超越其他任何计算机之路上的一大障碍。为了改进这一点，包括谷歌团队在内的研究人员将物理量子比特组合在一起，形成“逻辑量子比特”，这对错误的抵御能力要强得多。

通过Willow，该团队表明，随着逻辑量子比特变得更大，它们在减少错误方面表现更好，错误率大约是组成它们的物理量子比特的一半。更重要的是，当逻辑量子比特的大小增加差不多一倍时，错误率进一步减半。通过这种方式，谷歌的研究人员达到了一个门槛：他们相信他们可以不断增加量子比特的数量——制造越来越大的量子计算机——并让它们在运行计算方面变得越来越好。而在此之前，这种趋势从未形成。

量子技术走向现实

据美国《纽约时报》网站12月9日报道，2019年，谷歌的一个研究团队表示，他们已经制造出一台机器，能够执行传统超级计算机所无法完成的任务。他们将这种被称为量子计算机的机器描述为信息技术发展的转折点。

一些科学家对这种说法提出了质疑。在那之后的几年里，随着传统超级计算机变得越来越强大，它们的能力可以与谷歌量子计算机相媲美。

9日，谷歌发布了一款新的量子计算机，这或可结束与传统机器之间这种来来回回的竞争，并预示着量子计算机未来可推动药物研发和人工智能等领域的进步。

量子计算——数十年来量子力学研究的结果——如今仍是一项实验技术。但谷歌的成就表明，科学家们正在稳步改进技术，使量子计算能够不负众望成为现实。

哈佛大学物理学教授、量子计算初创公司量子时代计算公司的联合创始人米哈伊尔·卢金说：“当量子计算最初被设想出来的时候，很多人——包括该领域的许多领导者——都觉得它永远不会成为现实。然而过去一年发生的事情表明，这不再是科幻小说。”