超導(dǎo)量子計算機(jī)重大突破(3)

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2026-01-21 16:43:57 百家號

研制量子計算機(jī)本身，尤其是當(dāng)前主流的含噪聲中等規(guī)模量子（NISQ）設(shè)備，極度需要先進(jìn)的計算工具，而AI正是關(guān)鍵之一。量子系統(tǒng)極其脆弱，極易受到環(huán)境噪聲的干擾。

為了進(jìn)行有效的量子計算，尤其是實現(xiàn)容錯量子計算，量子糾錯（QEC）是必不可少的核心技術(shù)。量子糾錯要求持續(xù)監(jiān)測量子比特的狀態(tài)（通過輔助比特進(jìn)行“綜合征”測量），并實時解碼這些測量結(jié)果以推斷錯誤發(fā)生的位置和類型，從而進(jìn)行糾正。這個解碼過程本身就是一個復(fù)雜的、對實時性要求極高的計算問題。

2023年，谷歌研究團(tuán)隊在《自然》雜志上發(fā)表論文，詳細(xì)介紹了他們?nèi)绾卫蒙疃壬窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)（一種AI方法）來優(yōu)化其超導(dǎo)量子處理器上的表面碼糾錯解碼器。與傳統(tǒng)算法相比，AI解碼器能在更短時間內(nèi)獲得更高精度的解碼結(jié)果，從而提高了糾錯的效率和容錯閾值。這正是在量子計算硬件研制中，“AI for Quantum”的一個典型范例。

此外，AI還被用于優(yōu)化量子比特的控制脈沖、校準(zhǔn)復(fù)雜的量子門操作、以及從噪聲數(shù)據(jù)中提取更純凈的量子信號等。正如朱曉波所言——也許造一臺量子計算機(jī)，最終需要另一臺量子計算機(jī)提供的算力，而這整個過程都離不開人工智能。

量子計算與AI的融合在產(chǎn)業(yè)層面也已開始。英偉達(dá)推出的“CUDAQuantum”是一個開源的混合編程模型，允許開發(fā)者在同一程序中編寫經(jīng)典CPU、GPU和量子處理單元（QPU）的代碼。這為算法研究者探索混合量子-經(jīng)典算法（如變分量子算法VQE、量子近似優(yōu)化算法QAOA）提供了統(tǒng)一的工具鏈，而這些算法被認(rèn)為是NISQ時代最有希望展示實用價值的途徑。IBM、谷歌、亞馬遜（通過Braket服務(wù)）、微軟（AzureQuantum）等云服務(wù)商也紛紛提供了量子計算與經(jīng)典AI/云計算資源的集成訪問。

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