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Google Quantum AI:量子AI自学纠错新范式

Google Quantum AI 近日在 Nature 发表重磅论文,结合 Willow 处理器实验与大规模模拟,展示了如何用强化学习(RL)让量子计算机在运行中“自学”优化纠错参数,实现校准与计算的统一。

这一突破直接解决了长期困扰可扩展量子计算的环境漂移问题,为大模型开发者(尤其是追求高效、自主优化系统的团队)提供了极具启发性的跨领域思路。

传统量子纠错(QEC,如表面码)依赖物理参数的精确校准,但环境漂移会导致性能下降。

目前方案是中断计算重新校准,这对未来需长时间连续运行的量子算法(如复杂模拟或优化问题)是致命瓶颈。

Google 的创新在于赋予 QEC 双重角色:错误检测事件不仅用于实时纠正逻辑量子态,还作为强化学习代理的信号,持续调整上千个控制参数(脉冲形状、相位校正等),让系统在计算过程中自我稳定。

RL 代理使用基于探测器(detectors)的代理目标函数,通过策略梯度等方法探索参数空间,实现高效优化——无需直接最小化指数级稀疏的逻辑错误率(LER)。

实验亮点(Willow 处理器):
🔷 对注入漂移的表面码逻辑稳定性提升 3.5 倍(结合解码器调整)。
🔷 已校准系统经 RL 微调后,LER 额外降低约 20%,超越传统物理校准和人工专家调优。
🔷 取得表面码(距离 7)和色码的记录性能:平均每周期逻辑错误率分别低至 7.72×10⁻⁴ 和 8.19×10⁻³。

大规模数值模拟显示,该 RL 框架适用于距离 15 的表面码(数万控制参数),优化速度与系统规模无关。这意味着未来量子系统可实现“永不停机、边算边学”的智能控制。

这一工作融合了 RL(DeepMind 技术)、量子硬件和纠错理论,体现了 AI 与量子计算的深度协同——类似于大模型训练中的 RLHF 或自主优化,只是对象从 token 变成了量子控制参数。

强烈推荐大模型开发者、AI 系统工程师、量子计算研究者和高效训练框架开发者关注。

它展示了如何在高维、非平稳、稀疏反馈环境中用 RL 实现实时、自适应控制,这对构建更自主的 AI 系统(包括分布式训练、动态资源调度或硬件协同优化)极具借鉴价值。