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Google大漲5.6%,Willow量子晶片橫空出世

12月10日,“Magnificent 7”中,谷歌母公司Alphabet收漲5.59%——領跑標普500電信板塊的成分股,並創4月份以來最大單日漲幅,報185.17美元,逼近7月10日所創收盤歷史最高位190.71美元,投資者關注該公司最新的量子計算晶片Willow在基準測試中取得了驚人的成績。

 

Willow的核心突破

1. 指數級錯誤率下降

錯誤率一直是量子計算領域的關鍵難題,隨著量子比特(qubits)數量的增加,系統中的錯誤通常成倍增長。然而,Willow 實現了突破性進展:隨著量子比特數量的增加,錯誤率反而呈指數級下降。谷歌通過測試 3x3、5x5 和 7x7 不同規模的量子比特網格,驗證了每次配置都能將錯誤率降低一半的成果。這一突破被稱為“低於閾值的錯誤率糾正”(below-threshold error correction),是自 1995 年 Peter Shor 提出量子糾錯概念以來的首次重大進展。谷歌成功實現了超導量子系統上的即時糾錯,為構建穩定且可擴展的邏輯量子比特奠定了基礎。系統還首次達到“盈虧平衡點”(break-even point),即邏輯量子比特的壽命超過了單個物理量子比特的壽命。這一成果也證明了量子糾錯技術能夠整體提升系統性能,使 Willow 成為迄今最令人信服的可擴展量子計算原型。

 

2. 性能遠超超級電腦

谷歌通過隨機電路採樣(Random Circuit Sampling, RCS)基準測試對 Willow 的性能進行了評估。結果顯示,Willow 能夠在不到 5 分鐘內完成任務,而當今最快的超級電腦需要 10^25 年 才能完成同樣的計算。這一表現不僅體現了量子計算的核心優勢,還與“多重宇宙”理論相符,支持了量子計算可能發生在平行宇宙中的觀點。值得注意的是,谷歌在評估超級電腦性能時採取了保守假設,例如假定超級電腦可以完全訪問所有存儲資源且不存在帶寬限制,這使得 Willow 的表現更加令人矚目。

 

技術亮點

Willow 量子晶片在技術上實現了多項突破。其 105 個量子比特 在量子糾錯和隨機電路採樣(RCS)基準測試中表現出行業領先的水準,同時,量子比特的 T1時間(保持激發態的時間)提升至接近 100 微秒,是上一代晶片的 5 倍。此外,Willow 在谷歌位於聖巴巴拉的尖端製造工廠生產,該工廠專為量子晶片開發而建造,所有組件,包括單量子比特門、雙量子比特門、複位和讀出機制等,均實現了高度集成和先進的工程設計,進一步提升了晶片的整體性能與穩定性。

 

未來展望

谷歌的目標是在當前的量子晶片上實現首個“有用的、超越經典計算”的實際應用,其中Willow晶片被寄予厚望,成為這一目標的重要推動力。谷歌邀請開發者和研究人員通過其開源工具和教育資源(如Coursera上的量子計算課程)共同開發解決現實問題的演算法。此外,量子計算預計將在人工智慧領域帶來革命性變化,因其在多個基礎計算任務上具有規模優勢,能夠處理傳統系統無法訪問的訓練數據、優化學習架構,並對量子效應重要的系統進行建模。未來潛在應用包括新藥研發、更高效的電動車電池設計、加速核聚變和新能源技術的進展,這些在傳統電腦上幾乎無法實現,而量子計算則為其提供了突破的可能性。

 

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(圖源:uSMART HK)

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