谷歌量子計算大突破利弊如何新技術(shù)前景廣闊

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2024-12-12 03:32:15 澎湃新聞

谷歌最近公布了一項關(guān)于量子計算的重要進展，使用一款名為Willow的新芯片，在五分鐘內(nèi)解決了一個傳統(tǒng)計算機需要比宇宙歷史更長時間才能解決的計算問題。這款新芯片擁有105個量子比特，這是量子計算機的基礎(chǔ)單元。

量子計算機是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律進行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的裝置。其主要特點包括運行速度快、信息處理能力強、應(yīng)用范圍廣。量子計算機的計算基礎(chǔ)是量子比特，這些量子比特速度雖快但容易出錯，可能會受到微小物體如外太空事件中的亞原子粒子的影響。

盡管目前谷歌在加州圣巴巴拉的量子實驗室解決的問題尚無商業(yè)應(yīng)用，但谷歌希望未來量子計算機能在醫(yī)學(xué)、電池化學(xué)和人工智能等領(lǐng)域解決當(dāng)今計算機無法解決的問題。根據(jù)谷歌的說法，即使是最快的超級計算機，也需要花費“10的25次方”年的時間才能完成這項計算，遠遠超過了宇宙的年齡。

隨著芯片上量子比特數(shù)量的增加，錯誤累積可能使芯片性能不如傳統(tǒng)計算機。自20世紀(jì)90年代以來，科學(xué)家一直在研究量子糾錯技術(shù)。谷歌在12月9日發(fā)表于《自然》雜志的一篇論文中表示，他們找到了一種方法，將Willow芯片的量子比特串聯(lián)起來，使得隨著量子比特數(shù)量的增加，錯誤率下降，并且可以實時糾正錯誤，這是讓量子機器實用化的關(guān)鍵一步。

回顧量子計算機的歷史，2019年美國谷歌公司研制出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，在全球首次實現(xiàn)量子優(yōu)越性。同年，IBM對谷歌的說法提出質(zhì)疑，認(rèn)為使用不同技術(shù)假設(shè)的傳統(tǒng)系統(tǒng)可以在兩天半內(nèi)解決問題。此后，中國潘建偉團隊也在量子計算領(lǐng)域取得了顯著進展，構(gòu)建了多個量子計算原型機，其中包括含113個光子的“九章二號”和66比特的“祖沖之二號”。2023年10月11日，量子計算原型機“九章三號”成功構(gòu)建，能夠在1微秒內(nèi)算出當(dāng)前全球最快超級計算機約需200億年才能完成的最復(fù)雜樣本。

量子計算不僅能夠突破傳統(tǒng)計算機的瓶頸，還能在各個領(lǐng)域帶來巨大突破與革命。例如，在機器學(xué)習(xí)任務(wù)中，量子計算機可以加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和優(yōu)化過程。此外，在量子物理研究中，量子計算機能夠模擬復(fù)雜的量子系統(tǒng)，幫助科學(xué)家更好地理解高溫超導(dǎo)現(xiàn)象，為開發(fā)更高溫度的超導(dǎo)材料提供理論支持。從基礎(chǔ)科學(xué)研究到商業(yè)應(yīng)用，量子計算展現(xiàn)了不可忽視的潛力。

(責(zé)任編輯：盧其龍 CN070)

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