谷歌量子芯片成就非凡，在不到5分钟内完成超级计算机百万年计算
2022年12月9日，科技巨头谷歌宣布，其最新研发的量子芯片“Willow”在基准测试中取得了令人惊叹的成绩，将量子计算领域提升至一个新的高度。
超越超级计算机的计算能力
在测试中，Willow仅用不到5分钟就完成了标准基准计算，而当今最快的超级计算机需要耗时10^25年（即10,000,000,000,000,000,000,000,000年）才能完成同样的任务。这一数字远远超过了宇宙的年龄。
这种惊人的计算能力归功于Willow拥有105个量子比特，作为量子比特的计算单位，它可以同时存在多种状态，从而加速某些类型的计算应用。量子计算在人工智能、物流规划、化学模拟和加密等领域具有改变游戏规则的潜力。
击败经典计算机的随机电路采样
在系统基准测试中，Willow在量子纠错和随机电路采样（RCS）方面表现出色。对于任何建造量子计算机的团队来说，审查其在RCS上击败经典计算机的能力至关重要。
Willow在这个基准上的表现令人难以置信。它在5分钟内完成的计算量，相当于当今最快的超级计算机耗费10^25年时间才能完成，这一数字甚至超过了宇宙的年龄。谷歌表示，这为“量子计算发生在许多平行宇宙”的观点提供了证据，与我们生活在多元宇宙中的理论相一致。
持续性的量子比特激发态
在衡量量子计算的关键资源，即量子比特保持激发态的时间时，Willow接近100微秒，比上一代芯片提升了5倍。这一进步对于维持量子计算过程中至关重要的信息至关重要。
解决量子纠错的关键挑战
错误是量子计算面临的最大挑战之一。由于量子比特倾向于与其环境快速交换信息，因此很难保护计算所需的信息。通常，随着量子比特数量的增加，错误也会增加。然而，Willow却颠覆了这一趋势，其使用的新型量子比特越多，错误就会成倍减少，从而解决量子纠错领域的关键挑战。
研究人员测试了更大的物理量子比特阵列，从3x3编码量子比特的网格扩展到5x5的网格，再到7x7的网格。每一次扩展都使用了量子纠错领域的最新成果，成功地将错误率降低了一半，实现了错误率的指数级降低。此外，Willow还实现了实时纠错，这对任何计算都至关重要，因为如果不及时纠正错误，计算将在完成之前被破坏。
接近“低于阈值”的里程碑
谷歌表示，这一历史性成就被称为量子领域的“低于阈值”，即在增加量子比特数量的同时能够降低错误率。这标志着制造出有效的大型量子计算机确实可行的有力信号。
迈向商业应用的道路
谷歌强调，“Willow让我们离运行与商业相关的实用算法更近了一步，这些算法无法在传统计算机上复制”。这意味着量子计算的时代正在临近，它将彻底改变从药物发现到金融建模的各个领域。
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