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谷歌:量子计算出现突破性进展,行业将发生巨变

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Alphabet公司(是谷歌公司重组后的控股公司)显然打算将其登月计划中的一个项目从风险投资转为商业投资,以利用其最近成功的量子计算。谷歌的目标是在本世纪末建造一台有用的纠错量子计算机,一切就绪只是时间问题。


这家搜索引擎巨头预计,这项技术将有助于解决世界饥饿和气候变化等一系列重大问题,以及更快更有效的药物开发。谷歌在圣巴巴拉开设了一家新的量子人工智能设施,以进一步开发这项技术。其中包括量子数据中心、硬件研究实验室和量子处理器芯片生产设施等配套设施。


据《华尔街日报》报道,未来十年谷歌将花费数十亿美元开发这项技术。科学家希望利用时间晶体的力量创造出强大的量子计算设备,这些设备能够实现世界上所有超级计算机加在一起都无法实现的计算壮举。量子计算机被认为是一项未来技术。


而在许多学术机构我们还没有看到量子优势的展示,即量子计算机可以在可接受的时间内成功完成超级计算机无法完成的操作。有一些断言,其中最近的断言来自谷歌量子团队,尽管这些断言目前正在接受同行审查,类似的断言在过去也被质疑。


量子至上是一个里程碑,在这个里程碑中,量子计算机完成了在典型的计算机上不可能完成的计算,谷歌声称他们的量子计算机能够在两百秒内完成计算,而标准的超级计算机需要一万年或更长时间才能完成。


然而,竞争对手争先恐后地建造自己的量子计算机,这让人们对谷歌所宣称的成就产生了怀疑。IBM说,超级计算机可以在2.5天或更短的时间内完成这一操作,而不是一万年。


根据谷歌的说法,增加的计算能力可能对正确模拟分子和自然界很有价值,因为量子计算机可以在企业花钱制造现实世界的原型之前进行模拟,这可能有助于我们设计更好的电池,创造更多的碳效率肥料或开发更有针对性的药物。谷歌预计,量子计算将对人工智能的发展产生重大影响。


谷歌声称已经取得了量子优势。在现有量子计算机的量子比特数不到100的情况下,要使这些机器可用还有很长的路要走。谷歌的目标是一个拥有100万个量子比特的系统,这是一个多阶段的过程。


谷歌声称,在考虑将1000个物理量子比特组合成一个逻辑量子比特之前,它必须首先减少量子比特所犯错误的数量。这将为量子晶体管建立框架,量子晶体管将是该系统的关键部件。


去年的量子优势实验是在一种名为sycamore的芯片上进行的,该芯片包括53个超导量子比特。当量子比特被冷却到接近绝对零度时,它们获得了量子力学特性,允许科学家以更复杂和有用的方式控制它们,而不是以构成传统计算机比特的基本电流的开关方式。


在2021年8月28日出版的《科学》杂志上披露了这个量子化学实验,它只使用了12个量子位,据负责构建算法的谷歌项目研究员瑞安·巴比什(ryan babish)说,但它突出了系统的适应性。这表明这个小工具实际上是一个完全可编程的数字量子计算机,几乎可以用于任何可能的任务。


他解释说,研究人员最初模拟了一个由12个氢原子组成的分子的能量状态的简化版本,12个量子比特中的每一个都代表每个原子中的一个电子。然后他们模拟了一个原子中的化学反应由氢原子和氮原子组成的分子,详细说明了当氢原子从一侧转移到另一侧时,分子的电子结构将如何改变。


因为电子的能量决定了在特定温度或不同分子浓度下反应发生的速度,这种模拟可能会有所帮助研究人员准确地理解了反应是如何进行的,以及如果温度或化学混合物发生变化,反应会发生怎样的变化。


研究人员运行的霍克过程也可以在传统计算机上运行,因此它并没有建立起量子计算机本身的优势,它也是在经典计算机的协助下进行的,该计算机利用机器学习来分析每个计算,并随后完善新一轮的量子模拟。


根据斯坦福大学理论物理研究所的博士后科学家肖元在《科学》杂志上发表的一篇评论,称谷歌量子团队的研究规模是之前量子计算机化学计算记录的两倍。做了一件传统计算机无法做到的事情。


甚至2019年该公司在量子计算上的霸主地位也受到了IBM研究人员的质疑。IBM研究人员演示了一种方法,可以在两天半的时间内在超级计算机上获得相同的结果,而谷歌的版本只花了不到三分钟的时间。


量子化学实验是朝着更大的目标迈出的关键一步,最令人兴奋的消息是,如果我们能够利用量子计算机来解决一个经典的困难和相关的主题,他说,如果我是一个量子计算企业的首席执行官,可能在2022年与谷歌或IBM直接竞争。


2021年是量子计算最激动人心的一年,很难超越时间晶体的发展。但可以肯定的是,除非有钱可赚,否则alphabet不会推出一个宠物项目,尽管前面有很多障碍,但谷歌似乎对其前景感到乐观。负责谷歌量子AI工作的科学家哈特穆特-内文对《华尔街日报》说,我们现在有关键的组件在手,使我们有信心知道如何执行该计划。


你认为谷歌的新量子计算机业务如何?你是否认为它有很大的机会产生任何有价值的东西,或者量子计算机在一般情况下没有什么作用。请在下面的评论部分告诉我们你的意见。

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