科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

最新一期《自然》雜志發(fā)布了谷歌“深度思維”團(tuán)隊(duì)的人工智能（AI）成果：一款名為“阿爾法量子比特”（AlphaQubit）的AI解碼器。這款解碼器能以前所未有的精確度檢測(cè)量子計(jì)算過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，且在10萬輪模擬實(shí)驗(yàn)中均保持良好性能，這是構(gòu)建穩(wěn)定可靠量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵步驟。

“阿爾法量子比特”采用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，特別是利用了Transformer架構(gòu)，這是目前大多數(shù)大型語言模型的基礎(chǔ)。該解碼器的任務(wù)是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，通過一致性檢查作為輸入，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)邏輯量子位的狀態(tài)是否已從初始狀態(tài)發(fā)生變化。

在訓(xùn)練階段，團(tuán)隊(duì)首先使用了來自“懸鈴木”量子處理器的49個(gè)量子比特的數(shù)據(jù)集對(duì)“阿爾法量子比特”進(jìn)行訓(xùn)練。他們先利用量子模擬器生成了數(shù)億個(gè)不同設(shè)置和錯(cuò)誤級(jí)別的示例，隨后通過數(shù)千個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本來微調(diào)“阿爾法量子比特”，使其更好地適應(yīng)具體應(yīng)用場(chǎng)景。

測(cè)試結(jié)果顯示，在處理“懸鈴木”的新數(shù)據(jù)時(shí)，“阿爾法量子比特”顯著提高了錯(cuò)誤識(shí)別的準(zhǔn)確性。特別是在最大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中，“阿爾法量子比特”將錯(cuò)誤率降低了6%以上。同時(shí)，它還比相關(guān)性匹配方法的錯(cuò)誤率低了約30%。

團(tuán)隊(duì)還使用了最高至241個(gè)量子比特的模擬量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，結(jié)果顯示，即使在超出“懸鈴木”平臺(tái)限制的情況下，“阿爾法量子比特”依然能夠超越現(xiàn)有的高級(jí)解碼算法，顯示出其在未來中型量子設(shè)備上的潛在應(yīng)用價(jià)值。

此外，在長(zhǎng)達(dá)10萬輪的模擬實(shí)驗(yàn)中，即使經(jīng)過最多25輪的錯(cuò)誤校正訓(xùn)練，“阿爾法量子比特”仍表現(xiàn)出色，證明了其在面對(duì)未知情況時(shí)的泛化能力。

團(tuán)隊(duì)表示，“阿爾法量子比特”代表了使用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行量子糾錯(cuò)的重要里程碑，但其仍面臨速度和可擴(kuò)展性方面的重大挑戰(zhàn)，未來還需尋找更加高效的訓(xùn)練方法。

總編輯圈點(diǎn)：

量子計(jì)算的可靠性與穩(wěn)定性是其面臨的重要挑戰(zhàn)。利用人工智能技術(shù)為量子計(jì)算糾錯(cuò)，是一種極具潛力的思路：機(jī)器學(xué)習(xí)能高效處理量子計(jì)算過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，快速識(shí)別出錯(cuò)誤模式與特征，從而顯著提升量子糾錯(cuò)效率。不過，人工智能與量子計(jì)算都屬于新興前沿技術(shù)，這兩種技術(shù)均具有一定的復(fù)雜性，且面臨可靠性方面的挑戰(zhàn)。兩個(gè)“新手”做“搭檔”，會(huì)不會(huì)引入新的不確定性？這一點(diǎn)需要研發(fā)團(tuán)隊(duì)高度關(guān)注。