量子運算大突破!Google 公佈 72 位量子位元處理器,吹響量子霸權號角

Google 量子 AI 實驗室今天發佈了新的 72 位量子位元的量子處理器 Bristlecone。
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▲位於 Santa Barbara 的 Google 量子 AI 實驗室中,研究科學家 Marissa Giustina 正在安裝一塊 Bristlecone 晶片,photo credit: Google Research Blog
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原文刊登於 雷鋒網 , 作者 楊曉凡,INSIDE 獲授權轉載。

Google 量子 AI 實驗室今天發佈了新的 72 位量子位元的量子處理器 Bristlecone。雖然目前還沒有看到具體的實驗結果,但這塊晶片的未來有很大潛力,很有可能達成量子計算領域內的重要里程碑。Google 也在研究部落格發表了一篇 介紹文章

Google 量子 AI 實驗室(Google Quantum AI lab)的目標是建造可以用於解決真實世界問題的量子電腦,他們的研究策略是在可以和大規模、通用化、可糾錯的量子電腦向前相容的系統上探索短期解決方案。為了讓量子處理器運行經典模擬演算法之外的演算法,它當然需要更大的量子位元(qubit)數目,但它還需要更多。最關鍵的是,這個處理器必須在讀取以及單、雙量子位元匣之類邏輯操作中保持很低的錯誤率。

一年一度的美國物理學會(American Physical Society)會議正在洛杉磯舉行, Google 量子 AI 實驗室今天就在會議上公佈了他們新的量子處理器 Bristlecone。這是一個基於匣電路的超導系統,它的設計目標就是為 Google 的量子技術提供系統錯誤率和拓展性的研究測試平台,當然也可以探索量子模擬、量子優化以及量子機器學習方面的應用。

▲Bristlecone 是 Google 的最新量子處理器(左圖)。右側是這個晶片的結構示意圖,每一個「X」代表一個量子位元,相鄰最近的量子位元之間是相連的。
▲Bristlecone 是 Google 的最新量子處理器(左圖)。右側是這個晶片的結構示意圖,每一個「X」代表一個量子位元,相鄰最近的量子位元之間是相連的,photo credit: Google Research Blog

 Google 之前設計的 9 量子位元的線性矩陣已經展現出了低讀取錯誤率(1%)、低單量子位元匣錯誤率(0.1%)、以及最重要的低雙量子位元匣錯誤率(0.6%),這也是 Google 目前所能達到的最好結果。新的 Bristlecone 的指導設計思路就是延續之前技術中的物理特性,在耦合、控制、讀取中都使用了同樣的方法,但把矩陣規模大幅擴大到了 72 量子位元。 Google 之所以選擇把新的晶片設計到這個規模,是希望未來得以展示「量子霸權」(指對於某些問題, 量子演算法的效率遠遠優於經典演算法)、可以透過表層程式碼做一階和二階的錯誤糾正,以及幫助為真正的通用化硬體設計量子演算法。

▲展示錯誤率和量子位元數目之間關係的二維概念示意圖。圖中的紅線表示 Google 量子 AI 實驗室的研究方向,他們希望沿著這個方向、以構建出帶有錯誤糾正能力的量子電腦為目標,先取得一些短期應用成果,photo credit: Google Research Blog
▲展示錯誤率和量子位元數目之間關係的二維概念示意圖。圖中的紅線表示 Google 量子 AI 實驗室的研究方向,他們希望沿著這個方向、以構建出帶有錯誤糾正能力的量子電腦為目標,先取得一些短期應用成果,photo credit: Google Research Blog

在探究具體的應用之前,量化認識量子處理器的計算能力也是很重要的一件事。已經有別的理論物理團隊為這項任務開發了 benchmark 工具。對於錯誤率測試,可以向裝置輸入一個隨機的量子電流作為單個系統誤差,然後檢查樣本的輸出擾動並把它和經典方法模擬的結果做對比。

如果一個量子處理器運行時的錯誤率最夠低,它運行某些定義好的電腦科學問題的速度就可以遠超過經典方法的超級電腦,這也就是我們所說的「量子霸權」。測試中使用的隨機電流在量子位元數目和計算長度(深度)兩個方面都要夠大。雖然目前還沒有人達到錯誤率 0% 的目標,但是根據 Google 量子 AI 實驗室計算,只需要量子位元數目達到 49 位、電路深度超過 40、雙量子位元匣錯誤率低於 0.5% 就已經可以展現出明顯的「量子霸權」。

Google 相信,一次成功的量子處理器超越經典超級電腦的實驗將成為這個領域的分水嶺,而這也將是 Google 量子 AI 團隊追尋的重點目標。

▲位於 Santa Barbara 的 Google 量子 AI 實驗室中,研究科學家 Marissa Giustina 正在安裝一塊 Bristlecone 晶片,photo credit: Google Research Blog
▲位於 Santa Barbara 的 Google 量子 AI 實驗室中,研究科學家 Marissa Giustina 正在安裝一塊 Bristlecone 晶片,photo credit: Google Research Blog

Google 量子 AI 團隊之前已經在 9 位量子位元的裝置上取得了目前最佳的錯誤率,他們也正在努力嘗試在 Bristlecone 的所有 72 個量子位元上都取得類似的表現。一旦 Bristlecone 獲得全面成功,這也將為構建更大規模的量子電腦提供極具說服力的原理論證。要讓 Bristlecone 這樣的裝置以低系統錯誤率運行,也需要軟體設計、電子控制和處理器本身等一系列技術的協調工作,只有經過非常仔細的系統工程和多次版本更新才有可能達成。

對於用 Bristlecone 達成「量子霸權」, Google 量子 AI 團隊保持謹慎樂觀的態度,同時也覺得學習建造和運行這種性能等級的裝置是個令人興奮的挑戰。 Google 量子 AI 團隊也非常期待未來得以展示自己的實驗成果,以及和別的團隊共同協作嘗試更多實驗。


Visa 品牌轉型三大面向做創新:B2B 金流、Fintech 新創、支付附加價值服務

要打造一家高獲利的公司是基本,但要在疫情擾動全球快速轉變之時勇於蛻變顯然不是容易的事,而 Visa 就是其中的典範之一。
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1958 年成立的 Visa,在 60 多年前也是一間金融科技新創公司,預見一個可將支付轉變為電子與光子,並在全球光速的移動的世界,更率先推出當時市場上全新的商務模式 — 四方模式,顛覆人類現金交易史,這些年來更伴隨 FinTech 技術、電子支付場景的革新,持續以其全球規模及能力拓展數位支付創新。已是數位支付領域全球領導者的 Visa,如何持續自我創新以及與時俱進?

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引領全球的支付 - Visa 品牌標誌的演變

Visa 重申品牌使命,啟動多年轉型計畫

許多企業營運數十年甚至百年之後,因應時代潮流啟動轉型計畫,向新世代消費者扎根;Visa 也不例外,在積蓄超過一甲子時光的風華,推出全球品牌升級的長期計畫和行動,重新定義核心價值和品牌使命,改變消費者認知超越一家信用卡公司,喊出「作為一為所有人服務、匯聚全球網路的網路」,聚焦「Visa 全球網絡成就你我,金流交易輕鬆掌握」的願景。

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Visa 全球副總裁、大中華區市場部總經理孫麗軍

然而,百年大疫逼著許多企業放緩腳步,為何 Visa 敢在此時勇於蛻變?

Visa 全球副總裁、大中華區市場部總經理孫麗軍(Patricia Sun),用玄奘取經故事為譬喻:Visa 從創立所擁抱的信任、安全、接受和包容等核心價值沒有改變,但在獲取經書的路上,勢必要經歷穿越戈壁的險惡環境,這時就考驗一家企業,是否保有堅韌的精神,面對新的挑戰,勇於設法找出創舉。

換言之,Visa 的品牌轉型計畫可視為 Visa 進化踏向下一段里程的途中綠洲。其中幾個具體的轉變,像是 Visa 品牌標誌,換上全新的 Logo 色彩、字體,媲美踏上旅程的英雄增添嶄新裝備;及向各處市場推出能讓受眾產生共鳴的品牌宣傳內容,分享在地市場使用 Visa 解決方案的成功故事,就如古代驛站的使節,傳播最新、有用的消息。

三大戰略方針實現普惠金融,「賦能」中小企業與新創,助力挖掘「支付附加價值」 

現在每天使用 Visa 服務世界各地的持卡人、超過 39 億的 Visa 卡,橫跨 200 多個市場、15,500 間金融機構、超過 8,000 多萬個商戶受理 Visa 卡。鏈結如此龐大的社群,Visa 這次轉型有個重要的理念就是「賦能」,包含為一般消費者創造公平交易環境、幫小商家及中小企業解決金流挑戰、乃至於針對新興的交易場景,Visa 都能運用品牌力量,提供更多元的服務項目。

孫麗軍表示,Visa 最想爲社會上的企業和個人實現「普惠金融」價值,透過金融教育計畫,協助其學習及獲得小額貸款或流動銀行服務,讓全球 17 億缺乏金融服務的弱勢、偏鄉地區人口,得以解決支付問題,獲得更多機會。

此外,Visa 關注小型企業的賦能與發展,她舉例,2022 年北京冬奧期間,Visa 攜手中國婦女發展基金會和北京體育大學發起「冬奧有她」專案,至今已賦能超過 4,000 多位女性小型企業主,通過豐富的資源及訓練課程,有效提升女性小微企業家在企業管理、戰略規劃、組織效率等方面的能力,幫助女性所領導的小型企業蓬勃發展,為社會經濟的可持續發展貢獻價值。

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Visa「冬奧有她」專案賦能超過 4,000 多位女性小微企業主

除了提供龐大消費者支付服務,Visa 業務亦放眼新的支付領域,協助商戶與企業採用創新解決方案,藉此提高金流效率與透明度,在各垂直領域拓展創新金流。

「我們推動的台灣在地專案叫『挺好的小店』,教育店家手機感應收款方案的益處,不僅減少紙鈔接觸染疫風險,同時讓店家更方便、機動方式收款,提高商機。已導入的商家類型包含小吃店、市場攤販、花店外送等,未來也將導入計程車、週末市集。」孫麗軍分享其中一間來自桃園年輕夫妻經營的商家「查理Q蛋」,平常多在中壢市場擺攤販售放牧的雞蛋,過去除了現金就只能給銀行帳號讓客人轉帳,許多客人覺得轉帳麻煩而棄單,讓商家相當苦惱。自從使用 Visa 手機感應收款,手機就是刷卡機,現在客人只要手機輕碰感應即可快速完成付款,幫助商家提升客源又減少錯帳率。

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Visa 亦積極支持地方觀光圈數位轉型,與台灣觀光策略發展協會(DTTA)與合作賦能地方觀光圈商家已邁入第三年,今年為新北市平溪在地商家舉辦線上永續發展主題工作坊,輔助商家上手數位工具,開啟地方永續發展。Visa 更特別為小微商家設計實用商務技巧網站(Practical Business Skill),透過工作坊將資源分享給商家,包括電商經營、數位支付等,幫助台灣小微商家優化體質,挺過疫情風暴。

除了消費者、商家,Visa 賦能的觸角亦拓展至金融科技新創,廣邀新創加入 「Visa 亞太區金融科技優速計畫」,提供這些新創公司解決方案和顧問服務,將重心放置在幫助新創公司找尋商業機會,協助新創快速跨入區域市場。鼓勵創業新手在金流服務嘗試更多創新,賦能金融科技公司拓展更多應用場景的創新方案。

最後,Visa 看準支付環境趨於複雜, 亦串聯全球合作夥伴,延伸到更全方位的支付服務,協助企業與金融機構探索更多支付的附加價值,從資料分析、產品權益、應用介面、風險管理到行銷推廣,提供一站式完整的支付附加價值服務,因應消費者不斷演變的多元支付習慣,拓展更多應用場景。孫麗軍舉例,針對永續發展,Visa 推出永續消費權益(Visa Eco Benefit Bundle),幫助夥伴搶攻在意氣候問題、支持永續消費的消費者。Visa 台灣亦曾協助業界領導百貨、航空聯名卡等客戶透過挖掘資料(Data mining)、彙整分析,找出含金量最高的消費者、新的場景,再針對這群人再行銷。

Visa 轉型腳步不停歇,讓全球各角落人們享受經濟果實

上述幾項案例,再再證明 Visa 早已超越一家信用卡公司的規模及格局,未來 Visa 接觸的對象將如同毛細血管一樣散開,成為任何交易的連結點,持續透過全球網路,推動商務、讓全球各地的每個人都能參與全球經濟。當然 Visa 的戰略目標不僅於此,為支持受新冠疫情影響的中小企業,Visa 承諾要助攻全球 5,000 萬中小企業數位化。此外,Visa 也表達支持全球金融科技新創擴大規模、與全球 200 多個政府達成合作夥伴關係的決心。

回到玄奘取經的故事,當英雄完成經書抄寫之旅,往往不只在成就自我,更是將心血成果分享給世人獲益,不論現在或未來,Visa 都希望複製玄奘的精神。孫麗軍重申,「期待透過 Visa 全球品牌轉型計畫,Visa 會持續引領創新,同時傾聽客戶聲音,讓全球各地的每個人得以打破藩籬、沒有障礙的參與全球經濟體系,相信在不久的未來,就能看見普惠金融的曙光。」