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Willow:谷歌在量子计算领域的突破

谷歌近期宣布推出一款全新量子芯片,其性能突破了基准和行业记录。

量子芯片背后的加利福尼亚海岸插图和短语“柳树”

谷歌近期宣布推出一款全新量子芯片,其性能突破了基准和行业记录。

什么是量子计算

量子计算是指一种超越传统计算机能力的处理能力。量子计算机可以执行计算并处理指标,从而显著提高计算能力。这些是行业巨头通常使用的大型系统。

现有的量子计算机

量子计算机已经存在多年,悄悄地简化了数据处理并处理大量信息。它们用于天气模式预测、推进机器学习和人工智能等应用,并为救命药物的开发做出贡献。

更新的未来

谷歌对 Willow 的开发在芯片组设计中引入了尖端技术,在各种指标上实现了前所未有的性能。

Willow 取得的最重大突破是它能够减少错误。

在执行基准测试后,Willow 已证明能够在五分钟内完成标准基准计算。相比之下,传统的超级计算机需要 10 千万亿年(10^25 年)才能完成同样的任务。

这款芯片的研发历时 10 年,谷歌量子人工智能实验室成立于 2012 年,始终致力于打造大规模量子计算机,推动科学发现。

量子纠错

量子比特是量子计算机使用的基本单元,它们倾向于与环境快速交换信息。这种交换使得维护计算所需数据的完整性变得具有挑战性。理论上,系统使用的量子比特越多,可能遇到的错误就越多。

然而,Willow 已经证明,增加量子比特的数量实际上可以减少错误,从而改善量子处理。量子纠错的这一突破使错误率减半——这是量子计算领域过去 30 年来从未实现的里程碑。谷歌的这一进步为该领域的进一步改进奠定了基础。

性能指标

Willow 在美国圣巴巴拉拥有自己的专用制造工厂。这是全球为数不多的专门用于设计和制造量子芯片的工厂之一。

性能对于塑造芯片组开发的未来至关重要。谷歌在量子芯片设计中优先考虑质量而不是数量。只有量子比特本身质量高,生产大量量子比特才有意义。 Willow 目前以 105 个高质量量子比特在性能方面领先市场。

Willow 的性能使用随机电路采样 (RCS) 基准进行测量,该基准被认为是当今量子计算机最具挑战性的指标。Willow 在五分钟内完成了基准测试,超越了现有最快的超级计算机。相比之下,最快的超级计算机需要 10 千万亿年才能完成同样的任务。

插图显示 Willow 的 RCS 性能可与最好的超级计算机媲美
来源: Google

Willow 在这项基准测试中的得分超过了目前所有运行的超级计算机的指标。

Willow 的未来

Willow 很可能为量子计算的未来发展铺平道路,特别是在使计算更适用于现实世界场景方面。

到目前为止,还没有一台量子计算机在相关应用中胜过超级计算机,但 Willow 在随机电路采样 (RCS) 方面的成功表明了它有潜力改变这一现状。

Willow 里程碑成就的里程碑图,已完成里程碑 1 和 2,未来里程碑将达到 6
来源: Google

谷歌的量子计算路线图现已达到第二个里程碑,并随着研发的进展而不断推进。这项技术有望引领全球计算和处理能力的未来。


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