谷歌最强量子计算芯片Willow面世！性能吊打超级计算机
Willow五分钟能完成超级计算机花费宇宙年龄730万亿倍时间才能完成的任务，这不仅标记着我们距离量子计算的未来更近了一步，还支持了“多重宇宙”理论。
谷歌的量子计算实验室刚刚实现了一个重要的里程碑，标记着我们距离量子计算的未来更近了一步。
周一，该公司透露，其新型量子计算芯片Willow能够在不到五分钟的时间内完成计算挑战，而就算是此前世界上最快的超级计算机，也要花费1025年的时间，也就是10,000,000,000,000,000,000,000,000年，远远超过宇宙的年龄（约137亿年）。这一令人瞠目的结果支持了“多重宇宙”理论，即量子计算可能在多个平行宇宙中进行。
除了更强大的性能之外，研究人员还找到了一种减少错误的方法，谷歌称之为“量子计算中最大的挑战之一”。量子计算使用的是量子比特，而不是代表1或0的比特，量子比特是一种可以同时存在于多种状态的单位，例如1、0以及介于两者之间的任何状态。量子位很容易出错，因为它们“倾向于与环境快速交换信息”。然而，谷歌的研究人员发现了一种通过向系统引入更多量子位来减少错误的方法，并且能够实时纠正错误。
谷歌量子人工智能创始人Hartmut Neven在谷歌博客上写道，“这一历史性成就在该领域被称为‘低于阈值’——能够在扩大量子比特数量的同时减少错误。”Neven表示，Willow拥有105个量子位，“现在拥有一流的性能”。微软、亚马逊和IBM也正在开发自己的量子计算系统。
谷歌CEO发文宣布好消息，马斯克跟贴：哇！
Hartmut Neven的博客全文
今天，我很高兴宣布推出我们的最新量子芯片——Willow。这款芯片在多个指标上都展现了最先进的性能，带来了两项重大突破。
首先，Willow能够在增加量子比特的同时以指数级的方式减少误差。这解决了量子误差校正领域近30年来的一个关键难题。
其次，Willow完成了一项标准基准测试计算，仅耗时不到五分钟，而目前世界上最快的超级计算机完成同样任务需要约1025年——这个时间远远超过了宇宙的已知年龄。
Willow芯片：量子计算的重要里程碑
Willow芯片是我们历经10多年努力取得的一项重要成果。2012年，我创立了谷歌量子AI实验室，目标是构建一台能够利用量子力学——即自然界的“操作系统”——的大规模实用量子计算机，为科学发现、实际应用开发以及解决社会重大挑战提供助力。作为谷歌研究的一部分，我们的团队制定了长期路线图，而Willow显著推动了我们向商业相关应用迈进的步伐。
量子误差校正的突破性进展
误差是量子计算面临的最大挑战之一，因为量子比特（量子计算的基本单元）容易与其环境快速交换信息，这会破坏完成计算所需的信息。传统上，使用越多的量子比特，误差越多，系统越可能退化为经典计算。
今天，我们在《自然》杂志上发表的研究成果表明，随着Willow中量子比特数量的增加，误差率反而减少，系统的量子特性显著增强。我们测试了从3×3、5×5到7×7的量子比特网格阵列。每次扩展时，通过最新的量子误差校正技术，我们将误差率降低了一半，成功实现了误差率的指数级减少。这一历史性成就是量子领域所称的“低于阈值”，即在扩大量子比特数量的同时能够减少误差，这是自1995年Peter Shor提出量子误差校正以来的长期挑战。
此外，这项研究还包含其他科学“首次”。例如，这是超导量子系统中实时误差校正的首次有力示例——对任何实用计算来说至关重要。如果无法快速纠正误差，计算将因误差中断。更重要的是，我们实现了“超越盈亏平衡”的表现——量子比特阵列的寿命超过了单个物理量子比特，这是系统整体改进的无可辩驳的标志。
Willow是迄今为止最有说服力的可扩展逻辑量子比特原型，表明构建实用的大型量子计算机确实可行。
超越经典计算：惊人的表现
在性能评估中，我们使用了随机电路采样（RCS）基准测试，这是目前量子计算领域最具挑战性的测试之一。Willow以不到五分钟的时间完成了任务，而目前最快的超级计算机需要约1025年才能完成。这一令人瞠目的结果支持了“多重宇宙”理论，即量子计算可能在多个平行宇宙中进行。
我们对Willow性能的评估基于保守假设，例如假设超级计算机具有无限的存储访问能力。尽管如此，随着量子处理器以双指数速度超越经典计算机，我们预计量子计算将在未来持续显著领先。
性能的极致优化
Willow芯片在我们位于圣巴巴拉的尖端制造设施中生产，该设施专为量子芯片设计和制造而建。我们关注的不仅仅是量子比特的数量，而是它们的质量。Willow拥有105个量子比特，在量子误差校正和随机电路采样等系统基准测试中表现最佳。
此外，Willow的T1时间（量子比特保持激发状态的时间）接近100微秒，比上一代芯片提升了约5倍。这些性能指标为评估和比较量子硬件提供了重要依据。
未来展望
我们的下一个目标是展示一次“有用的、超越经典”的计算，即实现对现实应用具有意义且经典计算无法完成的量子算法。Willow将帮助我们迈向这一目标。
我们邀请研究人员、工程师和开发者加入我们的旅程。通过我们的开源软件和教育资源，包括最新的Coursera课程，您可以学习量子误差校正的基础知识，共同开发解决未来问题的量子算法。
虽然人工智能和量子计算都是颠覆性技术，但我相信量子计算将为AI提供巨大的助力，特别是在数据采集、优化学习架构以及模拟量子效应关键系统方面。量子计算将成为解锁新药研发、更高效电池设计以及核聚变和新能源替代的关键工具。
Willow的推出标志着我们距离量子计算的未来更近了一步。
