北京時(shí)間 5 月 19 日凌晨，在 2021 年谷歌 I/O 大會(huì)上，該公司量子 AI 首席工程師埃里克?盧塞羅（Erik Lucero）表示，谷歌目前的重點(diǎn)是建立一個(gè)有糾錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)。
圖 | 谷歌量子中心（來源：谷歌）
另外，谷歌此次也由電影演員邁克爾·佩納（Michael Pe?a）以輕松的形式，帶領(lǐng)眾人參觀位于圣塔芭芭拉的 Quantum AI Campus，借此說明谷歌在量子運(yùn)算領(lǐng)域發(fā)展的決心，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)其目前能以 10 毫開（millikelvin）低溫執(zhí)行量子運(yùn)算。
盧塞羅說，谷歌計(jì)劃在 2029 年之前交付其量子計(jì)算機(jī)。它將負(fù)責(zé)的一些首要任務(wù)包括制造更節(jié)能的電池，開發(fā)用于制造肥料的環(huán)保工藝以及生產(chǎn)更具針對(duì)性的藥物。他說，這一切的關(guān)鍵將是量子計(jì)算機(jī)的 “更好地理解和設(shè)計(jì)分子的能力”。
他解釋說：“借助可以糾錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)，我們將能夠模擬分子的行為和相互作用，因此我們可以在投資昂貴的現(xiàn)實(shí)原型之前測(cè)試和發(fā)明新的化學(xué)工藝和新材料?！?“這些新的計(jì)算功能將有助于加速發(fā)現(xiàn)更好的電池、高能效肥料和目標(biāo)藥物?！?/p>
其還表示說：“當(dāng)我們展望未來十年時(shí)，從氣候變化到應(yīng)對(duì)下一次大流行，許多最大的全球挑戰(zhàn)都需要一種新型的計(jì)算技術(shù)?！?“制造更好的電池，或在不產(chǎn)生全球碳排放量 2%的情況下制造肥料以養(yǎng)活世界，或制造更具針對(duì)性的藥物，因此我們需要更好地理解和設(shè)計(jì)分子。”
谷歌高管們還透露了該公司在加利福尼亞州圣塔芭芭拉市的新園區(qū)，該園區(qū)致力于量子人工智能，其擁有谷歌的第一臺(tái)展示出超越傳統(tǒng)計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)、硬件研究實(shí)驗(yàn)室以及該公司自己的量子處理器芯片制造設(shè)施。另據(jù)悉，該中心將雇用數(shù)百名員工。
該宣布意味著，谷歌是世界上極少數(shù)設(shè)定了量子計(jì)算機(jī)預(yù)期商用時(shí)間的公司之一，它的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一是 IBM。此前 IBM 還發(fā)布了相關(guān)路線圖 ，表明其目標(biāo)是在 2023 年底之前交付具有 1000 量子比特以上處理能力的量子處理器。
在目前業(yè)界已經(jīng)可實(shí)現(xiàn) 100 量子位運(yùn)算量情況下，谷歌預(yù)期能藉由糾錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn) 1000 量子位運(yùn)算，甚至挑戰(zhàn)高達(dá) 100 萬量子位運(yùn)算規(guī)模，借此對(duì)應(yīng)未來更龐大規(guī)模運(yùn)算需求。
第四代 TPU 加速器運(yùn)算效能相比前一代產(chǎn)品提升一倍
在 2018 年推出第三代 TPU 加速器 后，谷歌在此次以線上形式舉辦的谷歌 I/O 2021 宣布推出第四代 TPU 加速器設(shè)計(jì)，更藉由展示旗下位于加州圣塔芭芭拉的 Quantum AI Campus，借此說明投入量子運(yùn)算發(fā)展決心。
依照谷歌說明，第四代 TPU 加速器運(yùn)算效能相比前一代產(chǎn)品提升一倍，同時(shí)藉由 4096 組第四代 TPU 加速器構(gòu)成的 POD 運(yùn)算裝置，更可對(duì)應(yīng) 1 exaFLOPS 以上的運(yùn)算表現(xiàn)（即每秒 10^18 次浮點(diǎn)運(yùn)算）。
目前第四代 TPU 加速器已經(jīng)應(yīng)用在旗下數(shù)據(jù)中心，預(yù)計(jì)今年底之前將會(huì)開放給所有谷歌 Cloud 服務(wù)用戶使用，并且可應(yīng)用在人工智能技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等運(yùn)算領(lǐng)域。
圖 | 第四代 TPU 加速器
谷歌 AI 主管杰夫?迪恩（Jeff Dean）說：“這是對(duì)一項(xiàng)有趣的技術(shù)的長(zhǎng)期押注，該技術(shù)可能能夠解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法解決的重要問題?！?/p>
在谷歌量子的官網(wǎng)上，其表示：“我們的使命是推動(dòng)量子計(jì)算的發(fā)展，并開發(fā)出超越傳統(tǒng)能力的工具，以期使人類能夠解決原本不可能的問題。”
關(guān)于量子計(jì)算服務(wù)，該公司介紹稱：“我們的量子計(jì)算服務(wù)可提供谷歌世界領(lǐng)先的量子處理器和模擬器的遠(yuǎn)程訪問。獲得批準(zhǔn)項(xiàng)目的研究人員可以在我們的量子處理器上安排工作，并使用谷歌基礎(chǔ)架構(gòu)運(yùn)行模擬?！?/p>
圖 | 谷歌量子官網(wǎng)
該公司還表示，通過開放谷歌量子計(jì)算硬件的訪問權(quán)限，其正在推動(dòng)量子算法和應(yīng)用程序的發(fā)展。借助 Quantum Computing Service，擁有批準(zhǔn)項(xiàng)目的研究人員可以在谷歌最新的量子處理器（如 Sycamore）上使用 50 多個(gè)量子位來遠(yuǎn)程運(yùn)行量子程序。
另據(jù)悉，谷歌量子計(jì)算服務(wù)的核心是 Sycamore 處理器， 它最多有 54 個(gè)超導(dǎo)量子位，適用于普通噪聲中級(jí)音階量子（NISQ）算法如 Hartree-Fock、QAOA 和機(jī)器學(xué)習(xí)， 標(biāo)準(zhǔn)的單量子比特和二量子比特門是校準(zhǔn)過的，既可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行支持讀數(shù)。
圖 | 谷歌 54 位 Sycamore 處理器
該公司與全世界的研究人員以及開發(fā)人員合作，通過不斷填充 Cirq 代碼庫，來促進(jìn)量子研究。此外，谷歌的量子計(jì)算機(jī)具有 10000 多個(gè)組件，低溫恒溫器正是其中的組件之一，相關(guān)系統(tǒng)還包括定制的電子設(shè)備、布線、放大器和量子處理器。
谷歌參與量子研究時(shí)間并不長(zhǎng)，2013 年 5 月 16 日谷歌 Research 在博客文章中宣布了 Quantum AI Lab。在啟動(dòng)時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室使用的是最先進(jìn)的商用量子計(jì)算機(jī) D-Wave Two 。
2013 年 5 月 20 日，谷歌宣布用戶可在實(shí)驗(yàn)室的 D-Wave Two 上申請(qǐng)使用時(shí)間。2013 年 10 月 10 日，谷歌發(fā)布了一部短片，描述了 Quantum AI Lab 的當(dāng)前狀態(tài)。2013 年 10 月 18 日，谷歌宣布已將量子物理學(xué)加入到 Minecraft 游戲中。
2014 年 1 月，谷歌報(bào)告了將 D-Wave Two 在實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行比較的結(jié)果。結(jié)果模棱兩可，并引起了互聯(lián)網(wǎng)上的激烈討論。
2014 年 9 月 2 日，宣布量子 AI 實(shí)驗(yàn)室將與加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校合作發(fā)起一項(xiàng)計(jì)劃，以創(chuàng)建基于超導(dǎo)電子學(xué)的量子信息處理器。
2018 年 3 月，谷歌推出一款 72 個(gè)量子比特的通用量子計(jì)算機(jī) Bristlecone，實(shí)現(xiàn)了 1% 的低錯(cuò)誤率，這與 9 個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)持平，該公司認(rèn)為使用 Bristlecone 可以實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性。
2019 年 10 月 23 日，量子 AI 實(shí)驗(yàn)室在一篇論文中宣布已實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性，該論文題為《使用可編程超導(dǎo)處理器的量子優(yōu)越性》（Quantum supremacy using a programmable superconducting processor）。
對(duì)于本次谷歌宣布的新計(jì)劃，有專家認(rèn)為：“目前沒有展示任何實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，只是在談期望而已。他們需要公眾的注意力，需要廣告?！?/p>
而另一位量子專家則認(rèn)為，在超導(dǎo)量子計(jì)算上，中國(guó)明顯在對(duì)標(biāo)和努力趕超美國(guó)，目前看起來，中國(guó)至少落后美國(guó)兩年。
關(guān)于谷歌的量子計(jì)劃，Pund-IT Inc。 的分析師查爾斯?金（Charles King）告訴媒體，谷歌的目標(biāo)雄心勃勃，但與該公司關(guān)注的 “Moonshot計(jì)劃” 保持一致。但是他指出，創(chuàng)建有效的量子計(jì)算系統(tǒng)只是商業(yè)可行性的一部分，諸如編程語言、軟件體系結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目管理方法論和許多其他問題也需得到解決。八年對(duì)于硅谷來說是一段很長(zhǎng)的時(shí)間，（但）對(duì)于谷歌來說，使量子成為可行的業(yè)務(wù)可能就足夠了。
Constellation Research Inc。 分析師霍爾格·穆勒（Holger Mueller）表示，盡管是出于谷歌的 “良好意愿”，但其真正動(dòng)機(jī)可能有點(diǎn)自私。他說：“谷歌希望將量子計(jì)算服務(wù)添加到谷歌云，但它也需要一個(gè)量子平臺(tái)來自己內(nèi)部使用?！?“因此，不要對(duì)（該公司宣稱的）量子化學(xué)、安全性等方面的所有好的和有效的使用案例太過分心。”
