Google 科學家打造出新一代量子處理器,五分鐘內解決超級電腦需耗時 10 兆兆(1025)年的問題
Google 的量子處理器 Willow 創造了突破性的成果,它在短短五分鐘內完成了一項計算,而這需要當今最快的超級電腦耗時 10 兆兆(1025)年才能解決。這項進展顯示,隨著量子電腦規模的擴大,其錯誤率將顯著下降,突破了困擾量子計算發展數十年的技術瓶頸。
量子電腦本質上是“嘈雜的(noisy)”,這意味著如果沒有錯誤校正技術,每 1,000 個量子位元(qubits)中就會有一個發生故障。同時,相干時間(coherence times)(量子位元能夠保持疊加狀態進行平行計算的時間)也普遍很短。相比之下,傳統電腦每十億億位元中才會發生一次故障。
這種高錯誤率是量子電腦規模化的重要障礙之一,因此,研究的重點在於如何構建更穩定、錯誤率更低的量子位元,而非單純增加其數量。
Google 表示,Willow 是全球首款實現「低於閾值」運行的量子處理器,達到了 1995 年由電腦科學家 Peter Shor 提出的里程碑。這意味著隨著物理量子位元的增加,量子電腦中的錯誤將呈指數下降,為未來擴大量子系統規模提供了清晰的發展路徑。
Google 團隊透過改進校準協議、運用機器學習識別錯誤、提升設備製造技術,以及延長相干時間等多方面努力,大幅提升了量子位元的可靠性,使錯誤率實現指數級減少。
接下來,Google 團隊的目標是實現錯誤率僅為百萬分之一的「極優邏輯量子位元」,需將 1,457 個物理量子位元整合在一起。未來,他們計畫將邏輯量子位元互相連接,實現超越超級電腦的運算能力,無論在基準測試還是實際應用中都能領先一步。
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