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谷歌计划到2029年建造商用量子计算机已建设全新量子AI园区

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  来源:DeepTech深科技  

  北京时间 5 月 19 日凌晨,在 2021 年谷歌 I/O 大会上,该公司量子 AI 首席工程师埃里克・卢塞罗(Erik Lucero)表示,谷歌目前的重点是建立一个有纠错能力的量子计算机。

图 | 谷歌量子中心(来源:谷歌)

  另外,谷歌此次也由电影演员迈克尔·佩纳(Michael Peña)以轻松的形式,带领众人参观位于圣塔芭芭拉的 Quantum AI Campus,借此说明谷歌在量子运算领域发展的决心,同时也强调其目前能以 10 毫开(millikelvin)低温执行量子运算。

  卢塞罗说,谷歌计划在 2029 年之前交付其量子计算机。它将负责的一些首要任务包括制造更节能的电池,开发用于制造肥料的环保工艺以及生产更具针对性的药物。他说,这一切的关键将是量子计算机的 “更好地理解和设计分子的能力”。

  他解释说:“借助可以纠错的量子计算机,我们将能够模拟分子的行为和相互作用,因此我们可以在投资昂贵的现实原型之前测试和发明新的化学工艺和新材料。” “这些新的计算功能将有助于加速发现更好的电池、高能效肥料和目标药物。”

  其还表示说:“当我们展望未来十年时,从气候变化到应对下一次大流行,许多最大的全球挑战都需要一种新型的计算技术。” “制造更好的电池,或在不产生全球碳排放量 2%的情况下制造肥料以养活世界,或制造更具针对性的药物,因此我们需要更好地理解和设计分子。”

  谷歌高管们还透露了该公司在加利福尼亚州圣塔芭芭拉市的新园区,该园区致力于量子人工智能,其拥有谷歌的第一台展示出超越传统计算能力的量子计算机、硬件研究实验室以及该公司自己的量子处理器芯片制造设施。另据悉,该中心将雇用数百名员工。

  该宣布意味着,谷歌是世界上极少数设定了量子计算机预期商用时间的公司之一,它的主要竞争对手之一是 IBM。此前 IBM 还发布了相关路线图 ,表明其目标是在 2023 年底之前交付具有 1000 量子比特以上处理能力的量子处理器。

  在目前业界已经可实现 100 量子位运算量情况下,谷歌预期能藉由纠错技术实现 1000 量子位运算,甚至挑战高达 100 万量子位运算规模,借此对应未来更庞大规模运算需求。

  第四代 TPU 加速器运算效能相比前一代产品提升一倍

  在 2018 年推出第三代 TPU 加速器 后,谷歌在此次以线上形式举办的谷歌 I/O 2021 宣布推出第四代 TPU 加速器设计,更藉由展示旗下位于加州圣塔芭芭拉的 Quantum AI Campus,借此说明投入量子运算发展决心。

  依照谷歌说明,第四代 TPU 加速器运算效能相比前一代产品提升一倍,同时藉由 4096 组第四代 TPU 加速器构成的 POD 运算装置,更可对应 1 exaFLOPS 以上的运算表现(即每秒 10^18 次浮点运算)。

  目前第四代 TPU 加速器已经应用在旗下数据中心,预计今年底之前将会开放给所有谷歌 Cloud 服务用户使用,并且可应用在人工智能技术、深度学习等运算领域。

 图 | 第四代 TPU 加速器

  谷歌 AI 主管杰夫・迪恩(Jeff Dean)说:“这是对一项有趣的技术的长期押注,该技术可能能够解决传统计算机无法解决的重要问题。”

  在谷歌量子的官网上,其表示:“我们的使命是推动量子计算的发展,并开发出超越传统能力的工具,以期使人类能够解决原本不可能的问题。”

  关于量子计算服务,该公司介绍称:“我们的量子计算服务可提供谷歌世界领先的量子处理器和模拟器的远程访问。获得批准项目的研究人员可以在我们的量子处理器上安排工作,并使用谷歌基础架构运行模拟。”

图 | 谷歌量子官网

  该公司还表示,通过开放谷歌量子计算硬件的访问权限,其正在推动量子算法和应用程序的发展。借助 Quantum Computing Service,拥有批准项目的研究人员可以在谷歌最新的量子处理器(如 Sycamore)上使用 50 多个量子位来远程运行量子程序。

  另据悉,谷歌量子计算服务的核心是 Sycamore 处理器, 它最多有 54 个超导量子位,适用于普通噪声中级音阶量子(NISQ)算法如 Hartree-Fock、QAOA 和机器学习, 标准的单量子比特和二量子比特门是校准过的,既可以单独进行也可以同时进行支持读数。

图 | 谷歌 54 位 Sycamore 处理器

  该公司与全世界的研究人员以及开发人员合作,通过不断填充 Cirq 代码库,来促进量子研究。此外,谷歌的量子计算机具有 10000 多个组件,低温恒温器正是其中的组件之一,相关系统还包括定制的电子设备、布线、放大器和量子处理器。

  谷歌参与量子研究时间并不长,2013 年 5 月 16 日谷歌 Research 在博客文章中宣布了 Quantum AI Lab。在启动时,该实验室使用的是最先进的商用量子计算机 D-Wave Two 。

  2013 年 5 月 20 日,谷歌宣布用户可在实验室的 D-Wave Two 上申请使用时间。2013 年 10 月 10 日,谷歌发布了一部短片,描述了 Quantum AI Lab 的当前状态。2013 年 10 月 18 日,谷歌宣布已将量子物理学加入到 Minecraft 游戏中。

  2014 年 1 月,谷歌报告了将 D-Wave Two 在实验室与传统计算机的性能进行比较的结果。结果模棱两可,并引起了互联网上的激烈讨论。

  2014 年 9 月 2 日,宣布量子 AI 实验室将与加州大学圣塔芭芭拉分校合作发起一项计划,以创建基于超导电子学的量子信息处理器。

  2018 年 3 月,谷歌推出一款 72 个量子比特的通用量子计算机 Bristlecone,实现了 1% 的低错误率,这与 9 个量子比特的量子计算机持平,该公司认为使用 Bristlecone 可以实现量子优越性。

  2019 年 10 月 23 日,量子 AI 实验室在一篇论文中宣布已实现量子优越性,该论文题为《使用可编程超导处理器的量子优越性》(Quantum supremacy using a programmable superconducting processor)。

  对于本次谷歌宣布的新计划,有专家认为:“目前没有展示任何实质性的进展,只是在谈期望而已。他们需要公众的注意力,需要广告。”

  而另一位量子专家则认为,在超导量子计算上,中国明显在对标和努力赶超美国,目前看起来,中国至少落后美国两年。

  关于谷歌的量子计划,Pund-IT Inc。 的分析师查尔斯・金(Charles King)告诉媒体,谷歌的目标雄心勃勃,但与该公司关注的 “Moonshot计划” 保持一致。但是他指出,创建有效的量子计算系统只是商业可行性的一部分,诸如编程语言、软件体系结构、项目管理方法论和许多其他问题也需得到解决。八年对于硅谷来说是一段很长的时间,(但)对于谷歌来说,使量子成为可行的业务可能就足够了。

  Constellation Research Inc。 分析师霍尔格·穆勒(Holger Mueller)表示,尽管是出于谷歌的 “良好意愿”,但其真正动机可能有点自私。他说:“谷歌希望将量子计算服务添加到谷歌云,但它也需要一个量子平台来自己内部使用。” “因此,不要对(该公司宣称的)量子化学、安全性等方面的所有好的和有效的使用案例太过分心。”

原标题:谷歌计划到2029年建造商用量子计算机已建设全新量子AI园区

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