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吉姆老师介绍量子计算的六个基本概念
谷歌实验室量子人工智能处工作人员吉姆老师（Jim Wenner ）于2024年12月17日介绍了谷歌的量子人工智能团队的研发工作简况，
1.量子计算:为什么其他一切都是“经典计算”
量子计算是一种全新的计算方式。大多数人都熟悉经典计算:可以是1或0的二进制数字(或“位”)，它驱动着从图形计算器到大规模数据中心的一切，也是过去半个世纪以来几乎所有数字创新的基础。
量子计算则不同。量子计算不使用经典比特，而是使用量子比特或“量子比特”
2.量子位:量子计算的基石
量子位的行为符合量子物理定律。它们不是局限于二进制1和0的“非此即彼”关系，而是两者的混合体。
量子位可以以0和1的叠加态(多个状态同时存在)存储信息。它们还可以相互纠缠，形成更复杂的组合。
例如，两个量子位可以是00、01、10和11的混合。当你把许多量子比特纠缠在一起时，你就打开了它们可能处于的大量状态，这给了你大量的计算能力。
这两种特殊性质为量子计算机提供了解决一些最困难问题的超级能力，比常规的经典计算机快得多。
3.制造:量子人工智能团队如何为量子位制造芯片
与传统的计算芯片(由一个庞大而成熟的行业生产)不同，量子是一种全新的计算方式，谷歌用超导集成电路在内部制造了我们自己的量子位。
通过以新的方式对超导金属进行图案化，我们形成了具有电容(在电场中存储能量的能力)和电感(在磁场中存储能量的能力)的电路，以及称为约瑟夫森结的特殊非线性元件。
通过仔细选择材料并在制造过程中进行调整，我们可以制造出具有高质量量子位的芯片，这种芯片可以被控制并集成到大型复杂的设备中。
4.噪音:构建包装以保护量子计算机免受干扰
量子计算机有能力解决在经典计算机上不可能解决的问题，但他们也很容易受到“噪音”或干扰的影响，如无线电波、电磁场和热量(甚至宇宙射线！)
因此，就像为录音艺术家建立一个录音室一样，为了保护量子计算过程的完整性，量子人工智能团队建立了特殊的包装来减少噪音。
他们将量子比特放在这种特殊的包装中，将它们与外部世界连接起来，同时尽可能地屏蔽外部干扰。实现这一目标，需要大量且高度复杂的机械和电磁工程工作，以及对细节的关注，如选择正确的材料或决定电路孔的具体位置。
5.布线:创建控制量子计算机的路径
控制量子计算机需要在极端变化的温度环境中发送信号。我们用微波信号控制量子位，这些信号通过特殊的导线从室温一直传递到极低的温度。
选择这些电线，是为了确保我们能够以最有效和最准确的方式传递信号。在这些导线中间添加过滤等元素，可以进一步保护我们的量子位免受外部噪音的影响。
6.稀释冰箱:宇宙中最冷的地方之一
操作超导量子位需要我们将它们保持在比外太空还冷的极低温度下。
需要一种称为稀释冰箱的特殊设备，来达到这些超低温和黑暗的条件。
通过将我们的量子位保存在稀释冰箱中，超导金属可以进入零电阻状态。
这是一种电流可以流动而没有能量损失的寒冷状态，我们可以减少热噪声等不需要的东西。
通过这种方式，我们的超导量子比特可以保持其量子属性，并为量子计算进行复杂的计算。
需要了解更多信息，可以直接联系吉姆老师。
谷歌实验室量子人工智能处工作人员吉姆老师（Jim Wenner ）的电子地址是，
jwenner@physics.ucsb.edu
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