谷歌 Willow 开创了量子霸权的新里程碑

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文章摘要

谷歌最近推出了一款名为Willow的新型105量子比特超导芯片，该芯片在量子霸权实验中表现出色，若用传统计算机模拟至少需要3亿年。Willow展示了一种实现量子硬件容错的方法，为量子计算的大规模扩展铺平了道路。《自然》杂志上发表的论文介绍了Willow，表明通过将物理量子比特组合成逻辑量子比特，可以降低逻辑量子比特级别的错误率。谷歌测试了不同大小的物理量子比特阵列，发现利用量子纠错技术，错误率可以随着物理量子比特数量的增加而降低。

尽管这一进展并非革命性，但它代表了量子计算容错领域30年来的努力，并标志着行业将迎来一个里程碑时刻，即逻辑量子比特可以被保存和作用于任意时长，实现可扩展的量子计算。然而，谷歌的结果仅限于一个逻辑量子比特，且仅表明逻辑量子比特可以在降低错误率的同时扩大规模，而非实现了足够低的错误率。Willow的逻辑错误量级为10^-3，而谷歌的目标是达到10^-6的错误率，以实现真正容错的量子比特。

Willow的另一项重大成就是在不到5分钟内完成了一项基于随机电路采样（RCS）的实验，突破了量子霸权的极限。这项计算若用当今最快的超级计算机之一完成，需要10^25年。谷歌量子AI负责人Hartmut Neven表示，RCS是一种基本方法，用于检查量子计算机是否在执行传统计算机无法完成的任务。然而，由于在传统硬件上验证结果需要很长时间，谷歌的验证仅基于推断，这可能引起怀疑论者的质疑。

谷歌的下一个挑战是创建一个集成数千个物理量子比特的芯片，错误率为10^-6，然后是第一个包含两个逻辑量子比特的逻辑门，最终实现有实际用途的算力。量子计算的道路仍然漫长，但Willow的推出无疑是一个重要的里程碑。