量子运算技术不断发展，虽然还无法像5G、电动汽车一样大规模商用，但仍旧取得不少突破。IBM、微软等企业提出不少量子运算的软硬件，Google也在2019年表示取得量子霸权，也就是量子计算机算力超越全球最强的超级计算机，让量子计算机获得全球专注。
Google计划要在10年内打造出全球首座实用且采用纠错机制的量子计算机，期望用于AI、能源永续问题等研究。近日，Google对外公开位于加州圣塔芭芭拉的全新量子AI园区，这个园区，承担着研发纠错机制量子计算机的重责大任。
量子计算机更能自然反映真实世界的复杂性
当今，AI已用于气候变迁与新冠病毒的研究，替人类发展带来贡献。然而目前AI大多在2进制制的传统计算机运行，它们无法正确模拟分子，就算处理不大的分子，也会迅速耗尽算力。但大自然遵循的是量子力学的逻辑，原子之间的交互是随机的。
量子计算机就是处理这类运算的优良方案。量子计算机使用量子位元，也称qubit或Q位元，能够处于复杂的叠加状态，因此能自然地反映出真实世界分子的复杂性。借助采用纠错机制的量子计算机，可以在投资昂贵的真实模型之前，模拟分子的运行及交互，进而测试、发明新的化学程序和新材料。这些新的运算能力，将有助于加速开发出性能更强的电池、节能肥料、标靶药物以及更新的AI结构，进一步优化整体性能。
为了这个目标，Google正在打造1百万个物理量子位元，并采用纠错机制的量子计算机。这对现今不到100个量子位元的中等规模的系统来说是一大进步。
Google正在开发采用纠错机制的量子计算机
构建系统前，必须先打造出世界第一个“量子晶体管”，让两个运用纠错机制的“逻辑量子位元”可以一起作业，并且找出可以将几百，甚至几千个“量子晶体管”堆栈起来，组成采用纠错机制的量子计算机，这个阶段将会耗时常年。
为了打造量子晶体管，也需要证明可以将1,000个物理量子位元编码成1个逻辑量子位元。运用量子纠错机制，这些物理量子位元能彼此合作，组成一个长期存在、几近完美的量子位元。除非失去电源，否则这个永远存在的量子位元能够维持一致性，开创出属于量子运算的新时代。
而打造出逻辑量子位元时，也需要证明，将越多物理量子位元参与纠错，越能尽早防范错误发生。由于量子位元极容易出错，所以这点相当重要。这是Google目前正在量子AI园区进行的研究，为打造实用且采用纠错机制的量子计算机而努力。
参考资料
Google新闻稿（作者：Google量子AI团队主任工程师Erik Lucero）