12月10日，“Magnificent 7”中，谷歌母公司Alphabet收涨5.59%——领跑标普500电信板块的成分股，并创4月份以来最大单日涨幅，报185.17美元，逼近7月10日所创收盘历史最高位190.71美元，投资者关注该公司最新的量子计算晶片Willow在基准测试中取得了惊人的成绩。
Willow的核心突破
- 指数级错误率下降
错误率一直是量子计算领域的关键难题，随著量子比特（qubits）数量的增加，系统中的错误通常成倍增长。然而，Willow 实现了突破性进展：随著量子比特数量的增加，错误率反而呈指数级下降。谷歌通过测试 3x3、5x5 和 7x7 不同规模的量子比特网格，验证了每次配置都能将错误率降低一半的成果。这一突破被称为“低于阈值的错误率纠正”（below-threshold error correction），是自 1995 年 Peter Shor 提出量子纠错概念以来的首次重大进展。谷歌成功实现了超导量子系统上的即时纠错，为构建稳定且可扩展的逻辑量子比特奠定了基础。系统还首次达到“盈亏平衡点”（break-even point），即逻辑量子比特的寿命超过了单个物理量子比特的寿命。这一成果也证明了量子纠错技术能够整体提升系统性能，使 Willow 成为迄今最令人信服的可扩展量子计算原型。
- 性能远超超级电脑
谷歌通过随机电路采样（Random Circuit Sampling, RCS）基准测试对 Willow 的性能进行了评估。结果显示，Willow 能够在不到 5 分钟内完成任务，而当今最快的超级电脑需要 10^25 年 才能完成同样的计算。这一表现不仅体现了量子计算的核心优势，还与“多重宇宙”理论相符，支持了量子计算可能发生在平行宇宙中的观点。值得注意的是，谷歌在评估超级电脑性能时采取了保守假设，例如假定超级电脑可以完全访问所有存储资源且不存在带宽限制，这使得 Willow 的表现更加令人瞩目。
技术亮点
Willow 量子晶片在技术上实现了多项突破。其 105 个量子比特 在量子纠错和随机电路采样（RCS）基准测试中表现出行业领先的水准，同时，量子比特的 T1时间（保持激发态的时间）提升至接近 100 微秒，是上一代晶片的 5 倍。此外，Willow 在谷歌位于圣巴巴拉的尖端制造工厂生产，该工厂专为量子晶片开发而建造，所有组件，包括单量子比特门、双量子比特门、复位和读出机制等，均实现了高度集成和先进的工程设计，进一步提升了晶片的整体性能与稳定性。
未来展望
谷歌的目标是在当前的量子晶片上实现首个“有用的、超越经典计算”的实际应用，其中Willow晶片被寄予厚望，成为这一目标的重要推动力。谷歌邀请开发者和研究人员通过其开源工具和教育资源（如Coursera上的量子计算课程）共同开发解决现实问题的演算法。此外，量子计算预计将在人工智慧领域带来革命性变化，因其在多个基础计算任务上具有规模优势，能够处理传统系统无法访问的训练数据、优化学习架构，并对量子效应重要的系统进行建模。未来潜在应用包括新药研发、更高效的电动车电池设计、加速核聚变和新能源技术的进展，这些在传统电脑上几乎无法实现，而量子计算则为其提供了突破的可能性。
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（图源：uSMART HK）
