谷歌重磅:全球首個72量子比特處理器,有望實現機器學習硬件加速

谷歌重磅:全球首個72量子比特處理器,有望實現機器學習硬件加速大數據文摘???2018-03-06???前沿技術當地時間3月5日,谷歌在美國洛杉磯舉行的美國物理學會年會上介紹瞭最新研究成果,新量子處理器Bristlecone。谷歌研究中心同時發佈博文,宣佈瞭谷歌量子AI實驗室的這一研究進展。

大數據文摘作品

作者:魏子敏、龍牧雪

當地時間3月5日,谷歌在美國洛杉磯舉行的美國物理學會年會上介紹瞭最新研究成果,新量子處理器Bristlecone。谷歌研究中心同時發佈博文,宣佈瞭谷歌量子AI實驗室的這一研究進展。

谷歌稱,這一最新的處理器將為谷歌研究量子比特技術的系統錯誤率以及可拓展性提供一個測試平臺,其也將在公家機關水肥清運機器學習上有很好的應用。

谷歌對量子計算的研究由來已久,早在2016年8月,谷歌的工程師就曾經低調發佈瞭一篇論文《Characterizing Quantum Supremacy in Near-Term Devices》,描述瞭他們的量子計算研究計劃。

根據這篇文章,谷歌的量子計算計劃被成為「Quantum Supremacy(量子霸權)」,目標是打造世界上第一個可執行經典計算機無法執行的任務的量子計算機。

這一研究工作一直由谷歌的量子AI實驗室進行,其目標是搭建一個可用於解決實際問題的量子計算機。

而本次發佈,讓谷歌和全人類離這一目的都更近瞭一步。

谷歌量子AI實驗室對量子計算的介紹:

量子計算融合瞭20世紀兩次重大科學革命:計算機科學和量子物理學。量子物理學是晶體管、激光器和其他推動計算機革命的技術的理論基礎。但在算法層面上,今天的計算機仍然使用“經典”佈爾邏輯。量子計算同時指硬件和軟件層面的設計,在算法層面上,用量子定律代替佈爾邏輯。量子計算有望高速實現某些計算,如優化、采樣、搜索及量子仿真。

對量子計算感興趣的讀者可點擊查看大數據文摘的科普文章《量子計算101:淺淡其需求、前景和現實》。

谷歌稱,其最感興趣的是將量子計算應用於人工智能和機器學習。這是因為在這些領域,許多任務都依賴於解決硬優化問題或執行高效采樣。
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谷歌創立量子AI實驗室的目標就是搭建一個可用於解決實際問題的量子計算機。谷歌的策略是探索短期應用,同時做到向前兼容,即兼容大規模通用糾錯量子計算機。量子處理器如果想運行經典的仿真之外的算法,除瞭需要大量的量子比特,至關重要的是,處理器在讀出和邏輯運算(例如單比特門和雙比特門)時也必須具有低錯誤率。

新量子處理器Bristlecone的超導系統是基於門的,目的是研究量子比特技術的系統誤差率和可拓展性,為在量子模擬、優化和機器學習中的應用提供一個測試平臺。

谷歌最新的量子處理器Bristlecone(左)。在右邊的放大示意圖上,每個“X”代表一個量子比特,量子比特之間以線性陣列方式相連。

該設備的設計原則保留瞭谷歌之前的另一研究——9-qubit線性陣列技術(9-qubit linear array)的基本物理特性,其在讀出率(1%),單量子比特門(0.1%)和雙量子比特門(0.6%)上(最好結果),已經顯示出瞭非常低的錯誤率。

新量子處理器Bristlecone“超現實”地使用瞭72個量子比豪美科技|多鏡頭行車記錄器|多鏡頭行車紀錄器推薦|行車紀錄器多鏡頭|行車紀錄器多鏡頭推薦特排成的正方形陣列。谷歌稱,這個數值的選擇能夠展示量子霸權的未來,通過面編碼研究一階和二階糾錯的使用,促進量子算法在實際硬件上的發展。

2D概念圖顯示瞭誤差率和量子比特數之間的關系。 Quantum AI實驗室的預期研究方向為圖中紅色曲線,我們希望通過建立糾錯量子計算機訪問短期應用程序。

谷歌相信,在研究投入具體的應用領域之前,對量子處理器的能力進行量化非常重要。谷歌的理論團隊因此設置瞭一個基準測試工具:通過將隨機量子電路應用於器件,並根據經典模擬檢查采樣輸出分佈,來分配單個系統誤差。

如果一個量子處理器運行誤差足夠低,它就能夠在一個定義明確的計算機科學問題上超越經典超級計算機,這一優勢被稱為量子霸權(quantum supremacy)。這些隨機電路需要有足夠多的量子比特和計算長度(深度)。

盡管這個目標還沒有人達到,但據谷歌最新計算,其量子霸權可達49個量子比特,電路深度超過40個,雙量子比特錯誤率低於0.5%。谷歌相信,量子處理器在超級計算機上的實驗性運行將成為這個領域的分水嶺,這也仍然是谷歌關鍵目標之一。

科學傢Marissa Giustina正在位於Santa Barbara的量子AI實驗室安裝Bristlecone芯片

谷歌表示,正在努力使Bristlecone中的72個量子比特達到與9個量子比特設備相近的誤差率。Bristlecone這樣級別的設備要以較低的系統誤差操作,需要在軟件、控制電子設備和其本身的處理器等全套技術之間進行協調。如果真的實現瞭,那麼谷歌就為構建更大規模量子計算機提供瞭一個有力的證明。

Google Research台中抽水肥 博文鏈接(點擊查看)

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文/36氪的朋友們

谷歌賣斷貨的AI相機Clips, 隻是一個超低性價比的GIF剪輯器?

文/機器之能

沿著蘋果戰略走下來的谷歌硬件部門,真能靠AI絕地反擊嗎?

文/36氪的朋友們

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