Google 近年來在量子電腦方面取得巨大進展,如 Sycamore 量子處理器 2019 年首度超越傳統處理器,但如何讓這項嶄新技術發揮作用仍存在很大的不確定性。為此 Google 決定拿出一筆高額獎金,激勵研究團隊找出答案。
為了加速實踐量子運算應用,Google Quantum AI、Google.org 以及 XPRIZE(X Prize Foundation)、GESDA(Geneva Science and Diplomacy Anticipator,瑞士日內瓦科學與外交基金會)合作,共同發起為期 3 年的 XPRIZE 量子應用競賽,為能夠實踐量子運算實際應用的參賽隊伍提供總獎金 500 萬美元。
不過,要能實現量子運算應用談何容易。Google 設計的量子電腦雖比傳統二進位電腦快得多,但它只在某些數學基準下運算飛快,且量子位元(quantum bit,qubit)有著必須修正的顯著錯誤率。
量子位元是量子運算的基本單位,不依賴二進位處理器等矽電晶體,而是建立在電子自旋等基本物理系統之上。由於量子位元具有量子疊加(superposition)特性,一個量子位元可以代表多個同時發生的值,不僅僅是 0 或 1,這也與量子世界另一個基本特徵「糾纏」(entanglement)有關。因此,多個量子位元可在空間立即共享物理屬性,進而將藥物開發、人工智慧、材料研究、天氣預報等複雜運算的速度加快數個量級。
為了能夠獲獎,Google 表示研究團隊必須描述執行運算所需的量子硬體,並證明使用量子方法優於傳統電腦,還有描述其量子運算應用如何對社會有益。
量子電腦可望幫助解決世界上最複雜的問題,比方說永續發展、能源、健康等領域,XPRIZE 量子應用競賽則提供一個塑造未來的機會。
(首圖來源:Google Research Blog)