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在大自然的怀抱中一跃成为领头羊谷歌72量子比特芯片与手机之争天玑还是骁龙

每一家大型科技公司,都把量子计算机视为计算领域的下一个重大突破。作为这些公司中的一员,我也把量子计算机视为未来技术发展的重要一步。谷歌、英特尔、IBM、微软以及多个初创公司和科研机构的团队,都在努力实现真正的“量子霸权”——所谓“量子霸权”,指量子计算机的计算能力提升到传统计算机无法企及的程度,以解决传统计算机无法解决的问题。

今天,谷歌宣布了其最新的具有72个量子的处理器Bristlecone。这款处理器是为了给研究人员提供一个测试平台,“用于研究量子比特技术的系统误差率和可扩展性,以及在量子模拟、优化和机器学习中的应用。”这意味着这个设备不仅可以帮助科学家们更好地理解如何构建更大的、高质量的大规模定制集成电路(ASIC),而且还能让他们探索新的应用场景,比如使用超算来预测材料属性或进行复杂数据分析。

所有量子计算机都要面对的一个重要问题是误差率。由于目前我们的技术水平限制,我们只能在极低温度下运行,且需要保证其不受到环境影响,因为如今的量子比特仍然高度不稳定,哪怕是一点噪声都会导致系统发生错误。正因为如此,现代量子的设计并不是单一物理系统,而是许多这样的系统结合起来,这样有助于解释一些潜在的问题。

现在我们已经能够看到,有些设备可以保持状态数百微秒,这对于实现实际应用来说是一个巨大的进步。但即使这样,我们还是不能忽略读出错误率等问题。在谷歌最新发布的小型芯片上,他们展示了1% 的读出错误率,这对于未来可能达到10^9 甚至更多操作时是一个非常高效但又可靠的情况。

业界普遍认为实现真正意义上的“领头羊”至少需要49个数量级,但我认为这是远远不足够。“像Bristlecone这样在低系统误差下运行的设备,需要的是从软件和控制电子设备到处理器本身的一整套技术之间协调,”我的同事们说,“要做到这一点,我们必须小心翼翼地进行多次迭代。”

据我们团队介绍,该团队构建这些新兴科技产品时采用的策略是使用与大规模通用纠错相兼容的人工智能实验室探索近期应用。而为了使我们的处理器能够执行超越经典模拟范围内算法,它们不仅需要大量数量级别单位,还必须具备低错误率,比如单比特门和双比特门以确保数据准确无误地被读取出来。

今天这份公告将会对其他正在致力于构建功能性的新时代工具的人们带来新的挑战。我个人认为,每一次这样的发表都是行业向前迈进的一步,它激励着我们继续创新,为人类带来更加先进、高效的地球守护者——手机终端选择天玑还是骁龙?是否应该考虑自然界中那些最基本但又不可或缺的事物,如水资源管理,或是在绿色能源方面寻求突破?

我相信,在未来的某一天,当我们拥有足够强大的工具时,不论是通过购买手机还是通过开发新产品,我们都将能够更加精准有效地应对全球性的自然挑战,从而保护地球,让它持续繁荣下去。在这个过程中,无论是在科技创新还是在日常生活决策上,我坚信加入讨论,并积极参与其中,对于推动人类社会前行至关重要。

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