谷歌新出的量子芯片Willow,真的能逆天改命吗?

谷歌刚刚宣布了其最新的量子计算芯片Willow，在全球科技界引起了巨大的轰动。

官方宣称，这块小小的芯片，能在五分钟内完成超级计算机需要亿万年才能搞定的计算任务。消息一出，连马斯克都惊叹一声“哇塞” ！

听起来是不是有点科幻？但这就是量子计算的魅力所在。

谷歌称霸量子界？

与之前谷歌声称其量子计算机Sycamore实现“量子霸权”不同，谷歌没有宣称Willow实现了“量子霸权”，而是强调了其在“超越经典计算”方面的成就。

2019年，谷歌公开亮相其上一代量子计算机Sycamore，并宣传它仅用200秒就完成了一项计算，而这项计算理论上需要当时世界上最快的超级计算机10000年才能完成。

Willow芯片拥有105个量子比特，这使得它在量子纠错和随机电路采样（RCS）方面达到了同类最佳性能。

在RCS基准测试中，Willow芯片在不到5分钟的时间内完成了一项标准计算，而这项计算对于目前最快的超级计算机来说，需要超过10^25年——不仅远超宇宙的年龄，也远远超出了我们对传统计算能力的理解。

                               
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一场RCS和量子体积的较量

谷歌试图强调RCS的性能应该是评判所有量子计算机的指标。根据谷歌量子人工智能的创始人Hartmut Neven的说法，“这是一个起点。如果你们在随机电路采样上不能取胜，那么在任何其他算法上也不能取胜。”

他补充说，RCS“现在在量子计算领域被广泛用作标准”。

然而，包括IBM和霍尼韦尔在内的其他公司，采用量子体积作为评判标准。量子体积表示可以在系统上执行的最大等宽度深度的随机电路，操作保真度越高，量子体积就越大。

它们声称，量子体积能够通过考虑量子比特之间的相互作用，更全面地理解机器的能力。遗憾的是，在谷歌分享的Willow芯片的规格表中，并没有提到量子体积，这导致技术之间的比较变得困难。

低于阈值的错误率

最令人印象深刻的是，根据谷歌的最新声明，Willow是首个在增加量子比特数量的同时能够降低错误率的量子系统。

迄今为止，困扰所有构建实用量子计算机尝试的问题是，它们所基于的量子比特难以控制。它们仅能保持量子状态几秒钟的一小部分，而且加入系统的量子比特越多，产生错误的可能性就越大。

然而，谷歌表示，随着向系统中添加更多量子比特，他们已经找到了减少错误的方法。据谷歌称，Willow是第一个实现这一点的系统。

“作为第一个低于阈值的系统，这是迄今为止构建的最令人信服的可扩展逻辑量子比特原型。这是一个强有力的迹象，表明确实可以构建出实用的、大型的量子计算机，”Neven说，“Willow让我们更接近于运行那些在传统计算机上无法复制的实用、商业相关的算法。”

Willow能干啥？

尽管Willow芯片在理论上展示了惊人的计算能力，但谷歌也承认，要实现这些能力在实际应用中的转化，还有更多的工作要做。

Neven表示，Willow芯片的纠错能力和超越经典的计算能力使我们更接近一个可以提供商业应用的系统。这些应用包括帮助发现新药、设计更高效的电动汽车电池，以及加速核聚变和新能源替代的进展。

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