Изучите Google Quantum AI Lab: обнаружите механику квантовых вычислений

Сегодня команда Google Quantum AI представила Willow, новаторский квантовой вычислительный чип, который не только исправляет ошибки с беспрецедентной скоростью, но также выполняет определенные расчеты быстрее, чем традиционные суперкомпьютеры. Это знаменует собой ключевой момент в нашем стремлении разработать надежный квантовый компьютер, который будет раздвигать границы человеческого знания для большего блага. Квантовые вычисления представляют собой революционный скачок вперед, используя принципы квантовой механики - самого языка вселенной - для преодоления ограничений классических вычислений.

Присоединяйтесь к нам в путешествии в лабораторию Google Quantum AI, где мы рассмотрим, как функционируют квантовые вычисления и углубимся в шесть важных квантовых концепций.

Квантовые вычисления: почему все остальное «классические вычисления»

Квантовые вычисления предлагают новую парадигму в вычислении. Большинство из нас привыкли к классическим вычислениям, которые опираются на бинарные цифры или «биты», которые существуют как 1s или 0s. Эти биты являются основой всего, от простых калькуляторов до обширных центров обработки данных, управляя цифровой революцией за последние 50 лет. Напротив, квантовые вычисления используют квантовые биты, или «кубиты», которые работают под совершенно другим набором правил.

Кубиты: строительные блоки квантовых вычислений

Кубиты работают в области квантовой физики, где они не ограничены только 1 или 0. Вместо этого они могут существовать в суперпозиции обоих состояний одновременно. Эта способность представлять несколько состояний одновременно, в сочетании с запутанностью - где кубиты могут быть связаны с созданием сложных комбинаций - обеспечивает квантовые компьютеры с огромной вычислительной мощностью. Например, два запутанных кубита могут представлять 00, 01, 10 и 11 одновременно. Эта уникальная возможность позволяет квантовым компьютерам решать некоторые из самых сложных проблем гораздо более эффективно, чем их классические аналоги.

Изготовление: как квантовая команда AI создает чипсы кубита

В отличие от устоявшейся отрасли, стоящей за классическими вычислительными чипами, квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии. В Google мы изготавливаем наши Qubits Intound, используя сверхпроводящие интегрированные схемы. Благодаря инновационным паттерновым сверхпроводящим металлам мы создаем схемы с емкостью и индуктивностью, включая специальные нелинейные элементы, известные как Josephson Jacts. Благодаря тщательному выбору материала и тонкой настройке процессов изготовления мы производим высококачественные кубиты, которые можно контролировать и интегрировать в сложные устройства.

Шум: Строительная упаковка для защиты квантовых компьютеров от нарушений

Квантовые компьютеры невероятно чувствительны, способны решать проблемы за пределами досягаемости классических компьютеров, но их легко нарушать «шум» - интерфейс из таких источников, как радиоволны, электромагнитные поля и даже космические лучи. Чтобы поддерживать целостность квантовых процессов, наша команда строит специализированную упаковку. Подобная звукоизоляционной студии для артистов -записи, эта упаковка соединяет кубиты с внешним миром, в то же время минимизируя внешние нарушения. Это требует сложной механической и электромагнитной техники, а также тщательного рассмотрения материалов и точного размещения схем.

Проводка: создание путей для управления квантовым компьютером

Контроль квантового компьютера включает навигацию экстремальных изменений температуры. Мы используем микроволновые сигналы для управления кубитами, передавая их через тщательно выбранные провода, которые охватывают от комнатной температуры до почти абсолютного нуля. Эти провода выбраны для их способности эффективно и точно обеспечивать сигналы. Кроме того, включение фильтров вдоль проводки помогает защитить кубиты от внешнего шума, что обеспечивает их производительность.

Холодильник разбавления: одно из самых холодных мест во вселенной

Сверхпроводящие кубиты требуют температуры холоднее, чем внешнее пространство для эффективной работы. Мы достигаем этих ультра-холодных условий, используя устройство, называемое холодильником разбавления. Размещав наши кубиты в этом холодильнике, сверхпроводящие металлы входят в состояние нулевого сопротивления, позволяя электроэнергии течь без потери энергии и минимизировать тепловой шум. Эта холодная среда позволяет нашим кубитам поддерживать свои квантовые свойства и выполнять сложные квантовые вычисления.

Willow представляет собой значительный прогресс в усилиях нашей команды квантовой команды искусственного интеллекта, чтобы раскрыть весь потенциал квантовых вычислений. Теперь, когда вы увидели нашу лабораторную работу, изучите нашу дорожную карту квантовых вычислений, чтобы выяснить, как мы планируем переходить квантовые технологии от лаборатории к практическим приложениям.