Xem Google Quantum AI tiết lộ chip điện toán lượng tử Willow – Video

Xem Google Quantum AI tiết lộ chip điện toán lượng tử Willow

Giới thiệu chip điện toán lượng tử mới nhất của chúng tôi được phát triển để học hỏi và phát triển giống như thế giới tự nhiên xung quanh chúng ta. Willow từ Google lượng tử AI. Xin chào, tôi là Julian Kelly, giám đốc phần cứng của Google Quantum AI. Và hôm nay, thay mặt cho nhóm tuyệt vời của chúng tôi, tôi tự hào thông báo Willow Willow là máy tính lượng tử siêu dẫn mới nhất và mạnh nhất của Google chip. Và bước tiếp theo trong lộ trình xây dựng máy tính lượng tử quy mô lớn và khám phá các ứng dụng của bạn. Tôi đã say mê điện toán lượng tử kể từ lần đầu thử nghiệm Cubis vào năm 2008. Và kể từ khi đến Google vào năm 2015, tôi đã mơ ước biến sứ mệnh của chúng tôi thành hiện thực là chế tạo máy tính lượng tử cho những vấn đề nan giải. Chúng tôi đã ra mắt chip đuôi cáo đầu tiên của mình vào năm 2017, tiếp theo là Bristol Cohen vào năm 2018 và Sycamore vào năm 2019, điều này đã hỗ trợ cột mốc quan trọng của chúng tôi, máy tính lượng tử đầu tiên vượt qua siêu máy tính cổ điển tốt nhất về lấy mẫu mạch ngẫu nhiên nhiệm vụ tính toán trong nhiều năm với sycamore, chúng tôi có đã có thể đạt được mức hiệu suất đáng kể từ phần cứng của chúng tôi, bao gồm cả việc đạt được khối logic có thể mở rộng trong cột mốc quan trọng của chúng tôi. Nhưng cuối cùng chúng ta đã bị giới hạn bởi sự kết hợp lượng tử nhân với khoảng thời gian mà người lập thể duy trì trạng thái mong muốn của họ. Với Willow, chúng tôi đã đạt được một bước tiến lớn. Chúng tôi đã tăng thời gian kết hợp lượng tử lên gấp 5 lần, từ 20 micro giây ở Sycamore lên 100 micro giây ở Willow. Và chúng tôi đã hoàn thành tất cả những điều này mà không phải hy sinh bất kỳ tính năng nào đã giúp hệ thống của chúng tôi thành công đến vậy. Sự tiến bộ này được thực hiện nhờ cơ sở chế tạo chip lượng tử siêu dẫn chuyên dụng mới của chúng tôi ở Santa Barbara, một trong số ít cơ sở trên thế giới. Và chúng ta đang chứng kiến ​​những bước phát triển thú vị đến từ Willow, vốn đã vượt qua những minh chứng mang tính đột phá của Sycamore. Qubit logic của chúng tôi hiện hoạt động dưới ngưỡng sửa lỗi lượng tử quan trọng. Mục tiêu được săn đón từ lâu đối với lĩnh vực điện toán lượng tử kể từ khi lý thuyết này được phát hiện vào những năm 1990. Và chúng tôi đã đạt được điều đó lần đầu tiên với các lỗi liễu được giảm theo cấp số nhân trong các qubit logic của chúng tôi khi tỷ lệ lỗi giảm đi một nửa. Mỗi lần chúng tôi thêm các qubit vật lý theo tỷ lệ từ khoảng cách 3 đến 5 đến 7 lớp phủ bề mặt. Ngoài ra, thời gian tồn tại của khối logic của chúng ta hiện dài hơn nhiều so với tất cả thời gian tồn tại của các qubit vật lý tạo nên chúng. Điều này có nghĩa là ngay cả khi chúng ta thực hiện các dịch chuyển lượng tử lớn hơn và phức tạp hơn, bằng cách thêm nhiều cubit hơn, chúng ta có thể sử dụng tính năng sửa lỗi lượng tử để thực sự cải thiện độ chính xác của chúng. Chúng tôi đã đọ sức với Willow với một trong những siêu máy tính mạnh nhất thế giới bằng điểm chuẩn lấy mẫu mạch ngẫu nhiên của chúng. Kết quả khá đáng ngạc nhiên theo ước tính tốt nhất của chúng tôi, một phép tính mất Willow dưới 5 phút sẽ khiến siêu máy tính nhanh nhất từ ​​​​10 đến 25 năm trở lại đây. Đó là số có 25 số 0 theo sau hoặc thang thời gian dài hơn tuổi của vũ trụ rất nhiều. Kết quả này nêu bật khoảng cách ngày càng tăng theo cấp số nhân giữa tính toán cổ điển và tính toán lượng tử đối với một số ứng dụng nhất định. Hãy nói về cách tiếp cận phần cứng. Chúng tôi đã đi tiên phong trong lĩnh vực AI lượng tử của Google để biến những điều này thành hiện thực. Các cubit và bộ ghép có thể quay trở lại của chúng tôi cho phép các cổng và hoạt động siêu nhanh đạt được tỷ lệ lỗi thấp, có thể cấu hình lại để tối ưu hóa phần cứng tại chỗ và chạy nhiều ứng dụng cũng như khả năng kết nối cao để thể hiện các thuật toán một cách hiệu quả. Chúng tôi tận dụng khả năng điều chỉnh này để mang lại hiệu suất cao có thể tái tạo trên thiết bị. Hãy để tôi giải thích một thách thức đối với cubit siêu dẫn là không phải tất cả chúng đều được tạo ra như nhau, một số là ngoại lệ với đôi tai cao bất thường. Nhưng đây chính là lúc mà khối Cubit có thể huấn luyện của chúng tôi thực sự tỏa sáng. Chúng tôi có thể khắc phục những khối ngoại lệ này bằng cách định cấu hình lại chúng để hoạt động phù hợp với phần còn lại của thiết bị. Và chúng tôi có thể tiến thêm một bước nữa bằng cách yêu cầu các nhà nghiên cứu của mình sử dụng khả năng điều chỉnh để liên tục phát triển các chiến lược hiệu chuẩn mới giúp giảm sai số trên tất cả các cubit bằng phần mềm. Hãy định lượng điều này và suy nghĩ trong một phút. Trên thông số kỹ thuật máy tính lượng tử, chúng ta có số kết nối cubit là số lượng tương tác trung bình mà mỗi Cuba có thể thực hiện với các nước láng giềng. Chúng tôi định lượng xác suất lỗi khi chạy các hoạt động đồng thời, cổng khối đơn, hai cổng khối trong phép đo thời gian kết hợp đo lường mỗi qubit có thể giữ được thông tin của nó trong bao lâu. Tốc độ đo là số lượng tính toán chúng ta có thể chạy mỗi giây. Một hiệu suất ứng dụng là một hệ thống đầy đủ. Điểm chuẩn. Willow đạt được điểm cao trong danh sách đầy đủ. Nó có số lượng lớn cubit với khả năng kết nối cao và có thể chạy các ứng dụng đa dạng. Chúng tôi đo tỷ lệ lỗi trung bình thấp trên tất cả các hoạt động với nhiều cổng hai khối gốc. Chúng tôi đã tăng lên rất nhiều lần khi chúng tôi có tốc độ đo rất cao và liễu nằm dưới ngưỡng sửa lỗi và thực hiện lấy mẫu mạch ngẫu nhiên. Vượt xa những gì có thể làm được với những chiếc máy tính cổ điển, nhìn về tương lai bằng cây liễu. Chúng tôi tiếp tục hành trình xây dựng các máy tính lượng tử sửa lỗi hữu ích và quy mô lớn sẽ vượt qua ranh giới của khoa học và khám phá thiên nhiên với các ứng dụng hữu ích về mặt thương mại trong tương lai trong các lĩnh vực như dược phẩm, pin và năng lượng nhiệt hạch. Chúng tôi rất vui mừng được giải quyết những vấn đề không thể giải quyết được của ngày mai.