Google 计划在 10 年内打造全球首座实用且采用纠错机制的量子电脑及其团队，以协助全球更快解决一些迫切问题。为此 Google 在 Google I/O 2021 开发者大会上，公开位于加州圣塔芭芭拉的全新量子 AI 园区，甚至邀请好莱坞演员 Michael Peña 一同参观，那里除了有 Google 首座量子资料中心与研究实验室以外，还包括 Google 自有的芯片制造厂。
展望未来 10 年，从气候变迁到应对下一次疫情，许多全球最重要的挑战都急需新的运算方式。比方说，人们需要效能更好的电池来减轻电网负荷，需要新式肥料且能避免如同目前的固氮技术会产生全球 2% 的碳排放，同时也需要更多标靶药物来遏止下一次疫情。
为了开发这些新技术，人们必须进一步了解分子，并以更好的方式设计分子，这意谓著必须更正确地模拟大自然的运作方式。然而，传统电脑无法正确模拟分子，就算处理不太大的分子，也会迅速耗尽所有的运算能力，大自然遵循的是量子力学的逻辑，原子之间的键和交互作用是随机的，具有更丰富、却会耗尽传统电脑逻辑的动能，这时量子电脑（quantum computer）就会派上用场。
量子电脑使用量子位元，又称“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电脑，人们可在投资昂贵的真实模型之前，模拟分子的运作与互动，进而测试、发明新的化学程序及新材料，有助于加速开发出效能更强的电池、节能肥料、标靶药物等等。
▲ 量子 AI 园区里的低温恒温器内部是宇宙中最冷的地方之一，温度大约为 10 毫克耳文（milliKelvin）。
若要达到这项目标，Google 正在打造 100 万个物理量子位元，并在大小如一个房间、采用纠错机制的量子电脑中彼此配合运作。这对现今不到 100 个量子位元的中等规模系统来说是一大进步。
为了建构那样的系统，Google 必须先打造出世界上第一个“量子晶体管”，让 2 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叠起来，组成采用纠错机制的量子电脑，这个阶段将会费时数年。
为了打造量子晶体管，Google 需要证明可将 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数位时代。
而为了打造出逻辑量子位元 (!)，Google 需要证明将越多物理量子位元参与纠错，越能及早防范错误发生，由于量子位元极容易出错，所以这点相当重要，这也是 Google 目前正在量子 AI 园区进行的研究。
▲ ycamore 量子处理器具有 54 个可独立控制的量子位元以及 88 个可调式耦合器，后者用于启用量子位元之间的快速量子运算。
Google 目前正在运行量子电脑，它对于模拟的计算能力远超过传统电脑，为了持续打造这台实用且采用纠错机制的量子电脑，并为人类提供适应大自然运作的新工具，Google 也在这座全新量子 AI 园区打造一个优秀的团队，一起为未来的电脑科学领域努力。
- Unveiling our new Quantum AI campus
（图片来源：Google Blog）
