探索Google Quantum AI實驗室：發現量子計算的機制

今天，Google的量子AI團隊推出了Willow，這是一款突破性的量子計算晶片，不僅以空前的速度糾正錯誤，還能在某些計算上超越傳統超級電腦的表現。這標誌著我們追求開發可靠量子電腦的關鍵時刻，這將推動人類知識的界限，造福大眾。量子計算代表了一個革命性的飛躍，利用量子力學的原理——宇宙的語言——超越傳統計算的限制。

加入我們，探索Google量子AI實驗室的旅程，我們將深入了解量子計算的運作方式，並探討六個關鍵的量子概念。

量子計算：為何其他一切都是「傳統計算」

量子計算提供了一種全新的計算範式。我們大多數人習慣於傳統計算，它依賴於二進制數字，或稱「位元」，這些位元以1或0存在。這些位元是一切從簡單計算器到龐大數據中心的基礎，推動了過去50年的數位革命。相比之下，量子計算使用量子位元，或稱「量子位」，它們遵循完全不同的規則運作。

量子位：量子計算的基石

量子位在量子物理的領域中運作，它們不僅限於1或0，而是可以同時處於兩種狀態的疊加態。這種同時表示多種狀態的能力，結合糾纏——量子位可以相互連結形成複雜組合——賦予量子電腦巨大的計算能力。例如，兩個糾纏的量子位可以同時表示00、01、10和11。這種獨特的能力使量子電腦能夠以遠高於傳統電腦的效率，解決一些最具挑戰性的問題。

製造：量子AI團隊如何打造量子位晶片

與傳統計算晶片背後成熟的產業不同，量子計算仍處於起步階段。在Google，我們使用超導集成電路自行製造量子位。通過創新地圖案化超導金屬，我們創造出具有電容和電感的電路，並融入稱為約瑟夫森結的特殊非線性元件。通過精心的材料選擇和製造過程的微調，我們生產出高品質的量子位，能夠被控制並集成到複雜的設備中。

雜訊：打造封裝以保護量子電腦免受干擾

量子電腦極其敏感，能解決傳統電腦無法企及的問題，但它們容易受到「雜訊」的干擾——來自無線電波、電磁場，甚至宇宙射線的干擾。為保持量子過程的完整性，我們的團隊構建了專門的封裝。就像錄音藝術家的隔音工作室，這種封裝將量子位與外界連接，同時最大限度減少外部干擾。這需要複雜的機械和電磁工程，以及對材料和電路精確放置的仔細考量。

佈線：創建控制量子電腦的路徑

控制量子電腦需要應對極端的溫度變化。我們使用微波訊號來管理量子位，通過精心挑選的導線，從室溫傳輸到接近絕對零度。這些導線因其高效且準確傳遞訊號的能力而被選用。此外，在佈線中加入濾波器有助於保護量子位免受外部雜訊影響，確保其性能不受損害。

稀釋冷卻器：宇宙中最冷的場所之一

超導量子位需要比外太空更低的溫度才能有效運作。我們使用一種名為稀釋冷卻器的設備來實現這種超低溫條件。通過將量子位置於這種冷卻器中，超導金屬進入零電阻狀態，使電流能夠無能量損耗地流動，並最大限度減少熱雜訊。這種極寒環境使我們的量子位能夠保持其量子特性並執行複雜的量子計算。

Willow代表了我們量子AI團隊在釋放量子計算全部潛力方面的重大進展。現在您已一窺我們的實驗室工作，請探索我們的量子計算路線圖，了解我們如何計劃將量子技術從實驗室轉化為實際應用。